基于激光沖擊的導軌表面形貌及性能研究.pdf

1、導軌作為機床關鍵部件之一，其表面形貌和力學性能直接影響著工件的加工精度及導軌的使用壽命。刮削能夠改善導軌表面形貌提高其接觸狀態(tài)和摩擦磨損性能，但存在自動化程度不高、加工效率低等缺點。本文將激光沖擊處理技術應用于導軌表面的處理過程中，以40Cr鑲鋼導軌為研究對象，開展激光沖擊處理40Cr表面的工藝探索及試驗研究。主要研究內(nèi)容如下：
　　首先，理論分析激光沖擊處理對40Cr導軌表面完整性及耐磨性的影響。分析認為激光沖擊脈沖能量、沖擊次

2、數(shù)及光斑搭接率對沖擊區(qū)域表面完整性及耐磨性的影響顯著。激光脈沖能量不同，作用在試樣表面的沖擊波峰值壓力不同，表面形貌和力學性能發(fā)生不同程度的變化。激光沖擊次數(shù)和光斑搭接率不同，試樣表面受沖擊次數(shù)和覆蓋率隨之發(fā)生變化，對表面形貌及性能產(chǎn)生不同的效果。激光沖擊試樣表面，宏觀上產(chǎn)生劇烈的塑性變形，形成微淺的凹坑，微觀上形成大量的位錯、晶?；?、晶粒細化等，這些宏觀和微觀上的變化對試樣表面完整性及耐磨性影響顯著。
　　其次，研究激光沖擊處

3、理對40Cr表面形貌及力學性能的影響。對比研究未處理試樣、刮削試樣和不同工藝參數(shù)下激光沖擊試樣的表面殘余應力、顯微硬度及硬化層深度、表面凹坑輪廓及粗糙度的變化。研究表明：與未處理試樣和刮削試樣相比，激光沖擊試樣表面殘余壓應力、顯微硬度得到很大提高。隨著激光脈沖能量、沖擊次數(shù)和光斑搭接率增加，試樣表面殘余壓應力、顯微硬度及硬化層深度均隨之增大。殘余壓應力值最大達到-460.16MPa，顯微硬度最大達到412.2HV0.2，硬化層深度達到1

4、mm。隨著脈沖能量、沖擊次數(shù)增加表面凹坑深度隨之增加，而光斑搭接率增加時，凹坑深度反而呈減小趨勢。激光沖擊后表面粗糙度得到了顯著提高，粗糙度值隨著激光沖擊參數(shù)增大而減小，粗糙度最小達到0.25μm。
　　最后，開展激光沖擊處理40Cr表面摩擦磨損性能研究。對比研究未處理試樣、刮削試樣及不同工藝參數(shù)下激光沖擊試樣磨損量、摩擦系數(shù)及磨損機制。研究表明：經(jīng)過激光沖擊后試樣表面磨損量明顯小于未處理試樣和刮削試樣。隨著激光沖擊工藝參數(shù)增加磨