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磨削加工作为最后一道工序,对零件的表面质量起着决定性作用。零件表面残余应力、表面烧伤、表面微裂纹等表面微结构损伤是评价零件表面质量的重要指标,直接影响零件的疲劳强度、断裂强度、表面硬度和抗磨损能力,进而影响零件的使用寿命,严重时造成零件失效。预应力加工技术能控制零件表面残余应力,而残余应力又会影响到裂纹的生成。因此,研究预应力对零件表面微结构损伤的影响具有一定的工程意义。本文主要研究了在于磨削加工中,预应力对零件表面微结构损伤的影响机理。 本文研究了预应力干磨削表面微结构损伤的机理,结合位错反应理论重点研究了残余应力对裂纹的影响及预应力对裂纹成核的影响。 针对40Cr钢零件,以不同磨削深度、预应力为变量对试件进行预应力干磨削加工试验研究,测量表面残余应力的大小,分析预应力对残余应力大小的影响作用。用扫描电子显微镜配合能谱仪观察表面的微观形貌,分析元素成分。研究预应力对表面烧伤、氧化及表面微裂纹的影响。 建立干磨削理论模型,应用ANSYS软件进行干磨削温度场有限元仿真。得出磨削过程中零件温度场分布。编写APDL程序,对40Cr零件进行预应力干磨削热力耦合仿真,得到工件的残余应力大小及分布状态,研究了预应力对工件表面的残余应力及表面微裂纹的影响。 研究表明,预应力对工件表层残余应力有较好的抑制作用,表层残余拉应力随磨削深度增大而增大。磨削深度对熔融涂覆,氧化膜及裂纹的影响程度最大,预应力对磨削温度起抑制作用,能够减弱热损伤。预拉应力通过改变残余应力状态而对表面磨削微裂纹损伤起到抑制作用。