导轨作为机床关键部件之一,其表面形貌和力学性能直接影响着工件的加工精度及导轨的使用寿命。刮削能够改善导轨表面形貌提高其接触状态和摩擦磨损性能,但存在自动化程度不高、加工效率低等缺点。本文将激光冲击处理技术应用于导轨表面的处理过程中,以40Cr镶钢导轨为研究对象,开展激光冲击处理40Cr表面的工艺探索及试验研究。主要研究内容如下:首先,理论分析激光冲击处理对40Cr导轨表面完整性及耐磨性的影响。分析认为激光冲击脉冲能量、冲击次数及光斑搭接率对冲击区域表面完整性及耐磨性的影响显著。激光脉冲能量不同,作用在试样表面的冲击波峰值压力不同,表面形貌和力学性能发生不同程度的变化。激光冲击次数和光斑搭接率不同,试样表面受冲击次数和覆盖率随之发生变化,对表面形貌及性能产生不同的效果。激光冲击试样表面,宏观上产生剧烈的塑性变形,形成微浅的凹坑,微观上形成大量的位错、晶粒滑移、晶粒细化等,这些宏观和微观上的变化对试样表面完整性及耐磨性影响显著。其次,研究激光冲击处理对40Cr表面形貌及力学性能的影响。对比研究未处理试样、刮削试样和不同工艺参数下激光冲击试样的表面残余应力、显微硬度及硬化层深度、表面凹坑轮廓及粗糙度的变化。研究表明:与未处理试样和刮削试样相比,激光冲击试样表面残余压应力、显微硬度得到很大提高。随着激光脉冲能量、冲击次数和光斑搭接率增加,试样表面残余压应力、显微硬度及硬化层深度均随之增大。残余压应力值最大达到-460.16MPa,显微硬度最大达到412.2HV0.2,硬化层深度达到1mm。随着脉冲能量、冲击次数增加表面凹坑深度随之增加,而光斑搭接率增加时,凹坑深度反而呈减小趋势。激光冲击后表面粗糙度得到了显著提高,粗糙度值随着激光冲击参数增大而减小,粗糙度最小达到0.25μm。最后,开展激光冲击处理40Cr表面摩擦磨损性能研究。对比研究未处理试样、刮削试样及不同工艺参数下激光冲击试样磨损量、摩擦系数及磨损机制。研究表明:经过激光冲击后试样表面磨损量明显小于未处理试样和刮削试样。随着激光冲击工艺参数增加磨损量呈减小趋势,磨损量最小达到2.1mg。2号激光冲击试样的稳态摩擦系数稳定在0.4左右,相比未处理试样和刮削试样更小更趋于稳定。分析不同工艺条件下试样表面磨痕形貌可知,主要磨损类型是磨粒磨损和粘着磨损,表面存在不同程度的犁沟和粘着碎片,但与未冲击试样相比,激光冲击试样磨损表面的犁沟和粘着碎片数量明显减少。