球鐵曲軸的激光沖擊處理技術(shù)及其性能研究.pdf

1、球鐵曲軸是發(fā)動機(jī)的一個關(guān)鍵零件，其傳統(tǒng)強(qiáng)化工藝采用正火、中頻淬火、等溫淬火、氣體軟氮化以及圓角滾壓等多種表面處理等方法。針對現(xiàn)有工藝存在的不足，本文探討采用激光沖擊處理技術(shù)強(qiáng)化球鐵曲軸的工藝方法。 激光沖擊處理技術(shù)(laser shock processing，LSP)是利用高功率脈沖激光對金屬材料進(jìn)行沖擊，在零件表層形成數(shù)百兆帕的殘余壓應(yīng)力，從而改善零件性能的一項(xiàng)技術(shù)，具有高效、靈活、非接觸等特點(diǎn)。 論文分析了激光誘導(dǎo)

2、沖擊波的形成機(jī)理以及激光沖擊波的力學(xué)效應(yīng)；從激光功率密度、激光脈寬、約束層和涂層等方面，分析了影響激光沖擊處理效果的主要工藝參數(shù)；對激光沖擊處理后材料機(jī)械性能進(jìn)行了較為系統(tǒng)的理論研究，得出改善零件機(jī)械性能的主要因素為塑性應(yīng)變、殘余壓應(yīng)力和沖擊硬化。 采用具有五軸聯(lián)動數(shù)控工作臺的高功率釹玻璃激光沖擊強(qiáng)化系統(tǒng)，對球鐵曲軸主軸頸和連桿軸頸的圓角部位實(shí)施沖擊強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)，系統(tǒng)研究了激光沖擊處理對QT700-2球鐵益軸材料表面顯微硬度、顯微組

3、織、耐磨性及表層殘余應(yīng)力等的影響。結(jié)果表明，QT700-2試件的表面顯微硬度提高了約57.1％左右，在光斑作用區(qū)內(nèi)，中心區(qū)的硬度較高；顯微組織中存在大量的孿晶，在石墨顆粒處出現(xiàn)了高碳片狀馬氏體，這種微觀結(jié)構(gòu)對提高材料的強(qiáng)度、硬度等力學(xué)性能有益：試件經(jīng)激光沖擊處理后耐磨性比未沖擊處理提高1.4倍；曲軸拐角處激光沖擊后殘余壓應(yīng)力分布較為均勻，氮化后進(jìn)行激光沖擊處理，效果更明顯，如果實(shí)施兩次沖擊強(qiáng)化，殘余壓應(yīng)力提高幅度為79％。研究表明激光沖