激光沖擊強化高速鋼刀具表面耐磨性能研究.pdf

1、高速鋼刀具作為機械加工中常用的關(guān)鍵基礎(chǔ)件，常常在切削加工過程中因磨損而失效。因此采用合適的工藝以保證切削力的穩(wěn)定、加工件的表面質(zhì)量、工件的尺寸精度、刀具的使用壽命及良好的耐磨性能至關(guān)重要。本文采用激光沖擊技術(shù)（Laser Shock Peening，LSP）對W9鋼進行沖擊強化，采用實驗和數(shù)值模擬相結(jié)合的方法，討論工藝參數(shù)對表層性能的影響，分析了激光沖擊強化后高速鋼表面摩擦性能的變化，并研究了激光沖擊高速鋼刀具的切削性能，主要工作如下：

2、
　　(1)從激光沖擊原理、壓力模型等方面介紹了激光沖擊技術(shù)；探討了激光沖擊技術(shù)對材料的表面質(zhì)量、微觀組織、力學(xué)性能的影響機理；闡述了刀具的磨損機理及激光工藝參數(shù)對摩擦性能影響的相關(guān)理論。
　　(2)進行不同能量和沖擊次數(shù)的W9鋼試樣單點沖擊，并測量了沖擊表面形貌、殘余應(yīng)力、納米硬度、彈性模量、微觀組織。結(jié)果表明：隨著激光能量和沖擊次數(shù)的增加，表面塑性變形、殘余應(yīng)力、納米硬度、彈性模量、晶粒細化影響層深度都增加，但隨著沖擊次

3、數(shù)的變大，增加的幅值逐漸減小。同時，采用 ABAQUS軟件對沖擊強化過程進行模擬，并對表面形貌和殘余應(yīng)力進行表征，結(jié)果表明：模擬結(jié)果與激光沖擊的實驗結(jié)果具有較好的一致性，驗證了數(shù)值模擬模型的正確性。
　　(3)基于Box-benhken實驗設(shè)計進行多點沖擊強化表面的摩擦磨損實驗，研究發(fā)現(xiàn)：隨著激光能量的增加，摩擦系數(shù)和磨損量增加；橫向搭接率越大，摩擦系數(shù)和質(zhì)量磨損也增大，而當縱向間距增大時，摩擦系數(shù)和磨損質(zhì)量先減小后增大。通過沖擊

4、強化刀具和未處理刀具的切削實驗發(fā)現(xiàn)：兩把刀具的切削力都隨著背吃刀量、進給量、切削速度的增加逐漸增加，但激光沖擊強化刀具的切削力均小于未處理的刀具，而且耐磨性能更好。與未處理刀具相比，沖擊強化刀具在進給量f=0.08 mm/r，切削速度vc=30 m/min，背吃刀量ap=0.8 mm的切削參數(shù)下，以磨損帶寬度VB=0.4 mm為磨鈍基準，刀具壽命提高了約40％。對在不同激光工藝參數(shù)下強化的刀具進行切削壽命測試，結(jié)果表明：激光能量和搭接率