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硬质合金刀具切削42crmo钢参数优化研究

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工程机械 2025年第3期 122-129+12页

作者：周转南封志明倪天浩张林陈恒安谌相志西华大学机械工程学院内江金鸿曲轴有限公司

利用有限元仿真软件Deform-3D对CNMG120412N-UX车刀片切削42crmo钢进行模拟仿真，以切削参数为影响因素，设计三因素三水平的正交仿真试验方案。为保证仿真试验结果的可靠性，通过采取与仿真试验相同的切削参数进行车削试验，得出两者... 详细信息

利用有限元仿真软件Deform-3D对CNMG120412N-UX车刀片切削42crmo钢进行模拟仿真，以切削参数为影响因素，设计三因素三水平的正交仿真试验方案。为保证仿真试验结果的可靠性，通过采取与仿真试验相同的切削参数进行车削试验，得出两者刀具磨损值的变化规律一致。对仿真结果进行极差分析，得到切削参数对刀具磨损影响的主次顺序依次为切削速度Vc、进给量fz、背吃刀量ap，并获得以降低磨损值大小为优化目标的最优切削参数方案：切削速度Vc为120 m/min，进给量fz为0.25 mm/r、背吃刀量ap为2.5 mm。

关键词：切削参数有限元仿真 42crmo钢切削实验刀具磨损

42crmo钢激光-感应复合淬火淬硬层几何特征及组织

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稀有金属材料与工程 2022年第7期51卷 2519-2528页

作者：唐泽浩张群莉黄华陈智君曹军胜姚建华浙江工业大学机械工程学院浙江杭州310023 浙江工业大学激光先进制造研究院浙江杭州310023 高端激光制造装备省部共建协同创新中心浙江杭州310023 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所吉林长春130033

采用激光-感应复合淬火的新工艺,将激光和电磁感应2种热源复合提高42crmo钢激光淬火的淬硬层深度和均匀性。利用COMSOL Multiphysics 5.5软件对42crmo复合淬火过程中温度场的演变过程进行分析,通过淬火实验对模型进行了验证,淬硬层深度... 详细信息

采用激光-感应复合淬火的新工艺,将激光和电磁感应2种热源复合提高42crmo钢激光淬火的淬硬层深度和均匀性。利用COMSOL Multiphysics 5.5软件对42crmo复合淬火过程中温度场的演变过程进行分析,通过淬火实验对模型进行了验证,淬硬层深度模拟值与实验值一致性较高。采用该模型,比较了复合淬火与单一激光淬火和单一感应淬火在同工艺下淬硬层的表面温度和深度,分析了不同扫描速度和激光光斑尺寸对淬硬层深度的影响。通过实验对复合淬火的淬硬层深度、硬度、晶粒大小和显微组织进行分析。结果表明,激光-感应复合淬火可以有效提高试样的表面淬火温度,增大淬硬层宽度和深度,弥补单一激光淬火激光功率不足的缺点,通过模型预测了复合淬火最优扫描速度和光斑尺寸。相较于2种单一热源淬火,复合淬火的晶粒度和显微组织形态在深度方向上的变化趋势与激光淬火相似,但具有更高的淬硬层平均硬度。

关键词：激光淬火电磁感应 42crmo钢数值模拟几何特征组织

42crmo钢车轮锻件在淬火过程中的残余应力研究

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金属学报 2014年第1期50卷 121-128页

作者：李永奎陈俊丹陆善平中国科学院金属研究所沈阳材料科学国家(联合)实验室沈阳110016

针对42crmo钢车轮内部裂纹及表面剥落问题,进行了成分测试、裂纹宏观及微观的观察与分析.建立了无缺陷和含疏松缺陷的车轮锻件淬火过程的热力耦合有限元模型,获得了车轮在淬火过程中产生的残余应力场.结果表明,车轮内部疏松缺陷是淬火... 详细信息

针对42crmo钢车轮内部裂纹及表面剥落问题,进行了成分测试、裂纹宏观及微观的观察与分析.建立了无缺陷和含疏松缺陷的车轮锻件淬火过程的热力耦合有限元模型,获得了车轮在淬火过程中产生的残余应力场.结果表明,车轮内部疏松缺陷是淬火过程中疏松区域内产生应力集中的主要原因,疏松区域尺寸对于应力集中最大值没有影响;淬火工艺导致车轮内部缺陷区域产生非常高的周向应力,使疏松区域产生裂纹,但其扩展到疏松区域外的可能性不大,而靠近车轮外表面边缘处的缺陷经过淬火后,疏松区域内外载荷叠加效应将导致剥落现象发生.

关键词： 42crmo钢表面剥落淬火疏松缺陷有限元模拟

42crmo钢铸造环坯辗扩成形理论与工艺分析

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机械工程学报 2014年第2期50卷 77-85页

作者：李永堂齐会萍付建华陈国桢张峰秦芳诚太原科技大学材料科学与工程学院太原030024 洛阳LYC轴承有限公司洛阳471003

与目前常用的环类零件生产工艺相比,基于环形铸坯的短流程铸辗复合成形新工艺具有节约材料和能源、缩短工艺流程等优点。以轴承环件常用的42crmo钢为研究对象,探讨基于环形铸坯的轴承环件辗扩成形机理和工艺。借助于热力模拟试验和组织... 详细信息

与目前常用的环类零件生产工艺相比,基于环形铸坯的短流程铸辗复合成形新工艺具有节约材料和能源、缩短工艺流程等优点。以轴承环件常用的42crmo钢为研究对象,探讨基于环形铸坯的轴承环件辗扩成形机理和工艺。借助于热力模拟试验和组织测试分析,揭示42crmo钢在热变形条件下组织演变机理和规律;通过理论分析与数值模拟,研究铸坯环件辗扩成形过程中变形工艺参数及其对金属变形和组织演变规律的影响,实现环形零件铸辗复合成形/成性一体化调控;在洛阳LYC轴承股份有限公司,完成轴承套圈铸辗复合成形工业试验。试件的力学性能测试结果表明,这种短流程铸辗复合成形新工艺生产的环形零件具有良好的力学性能指标,可满足工业使用要求。

关键词：环形零件 42crmo钢铸辗复合成形组织演变环件辗扩

42crmo钢的动态力学行为及高应变率效应的本构模型

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中国科学：技术科学 2021年第3期51卷 249-258页

作者：朱志武张光瀚卢也森西南交通大学力学与工程学院应用力学与结构安全四川省重点实验室成都610031 西南交通大学牵引动力国家重点实验室成都610031

为研究42crmo钢的冲击动态力学性能及本构模型,进行了冲击动态压缩实验和金相观察.材料表现出强烈的应变率依赖性,同时还得到不同应变率下力学性能差异的主要原因在于冲击动态载荷下的绝热剪切行为.采用热激活理论,分别考虑热应力和非... 详细信息

为研究42crmo钢的冲击动态力学性能及本构模型,进行了冲击动态压缩实验和金相观察.材料表现出强烈的应变率依赖性,同时还得到不同应变率下力学性能差异的主要原因在于冲击动态载荷下的绝热剪切行为.采用热激活理论,分别考虑热应力和非热应力来解释变形机理,得到了应变率效应的描述.基于此,本文提出含高应变率效应的动态本构模型,通过绝热剪切准则来确定失稳的起始点,并与模型进行耦合.该模型能很好地描述42crmo钢的准静态和冲击动态力学行为,特别是应变硬化效应和应变率效应.

关键词： 42crmo钢本构模型绝热剪切分离式霍普金森压杆热激活

42crmo钢曲轴电磁感应加热过程奥氏体化

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材料热处理学报 2015年第1期36卷 217-222页

作者：李继山廖日东陈国华北京理工大学机械与车辆学院北京100081

根据高精度差分膨胀仪测量的42Cr Mo钢不同加热速度下奥氏体化膨胀量,获得了奥氏体化过程相关的动力学信息,并利用基于JMAK方程的扩展解析动力学方法拟合了考虑加热速度影响的42Cr Mo钢奥氏体化过程动力学模型。拟合结果与实验结果吻合... 详细信息

根据高精度差分膨胀仪测量的42Cr Mo钢不同加热速度下奥氏体化膨胀量,获得了奥氏体化过程相关的动力学信息,并利用基于JMAK方程的扩展解析动力学方法拟合了考虑加热速度影响的42Cr Mo钢奥氏体化过程动力学模型。拟合结果与实验结果吻合很好;等速加热时,奥氏体化时间与加热速度满足双对数线性关系。利用扩展动力学解析模型和叠加原理,预测了某曲轴42Cr Mo钢加热速度连续变化的电磁感应加热过程中的奥氏体化过程,为后续淬火过程预测提供了组织准备,为加热速度连续变化的加热过程奥氏体化提供了一种预测方法。

关键词： 42crmo钢奥氏体化动力学曲轴电磁感应加热

42crmo钢激光-电磁感应复合淬火过程应力与变形研究

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表面技术 2024年第21期53卷 142-152页

作者：张群莉李国昌董浩芃沈鹏陈智君吴国龙任得余姚建华浙江工业大学机械工程学院杭州310023 浙江工业大学激光先进制造研究院杭州310023 特种装备制造与先进加工技术教育部/浙江省重点实验室杭州310023 浙江省激光智能装备技术创新中心浙江温州325013 浙江天马轴承集团有限公司浙江德清313219

目的提高激光强化风电机组轴承的尺寸稳定性,对激光-电磁感应复合淬火过程中的应力演化过程进行分析,并研究工艺参数对淬火变形的影响规律。方法通过考虑淬火相关的工艺过程、材料参数、热源输入及边界条件,使用COMSOL软件建立42crmo钢... 详细信息

目的提高激光强化风电机组轴承的尺寸稳定性,对激光-电磁感应复合淬火过程中的应力演化过程进行分析,并研究工艺参数对淬火变形的影响规律。方法通过考虑淬火相关的工艺过程、材料参数、热源输入及边界条件,使用COMSOL软件建立42crmo钢激光-电磁感应复合淬火数学温度-组织-应力场多物理场耦合模型,研究淬火过程中的温度、组织和应力变化过程,并进行复合淬火实验验证。通过改进边界条件,建立轴承试件的淬火模型,通过改变相关工艺参数包括激光功率、感应功率和扫描速度,研究工艺对轴承淬火变形的影响规律,并与实际轴承实验结果进行对比。结果经实验测试结果和模型结果对比,感应和激光的温度相对误差分别为5.48%和9.69%,淬硬层深度的相对误差为5.66%,工件中心点应力相对误差为7.14%。结合温度变化和组织变化,将应力变化过程分为感应加热阶段、激光加热阶段、自然冷却阶段和强制水冷阶段。改进后的大轴承表面变形量的模拟值与实验值相对平均误差为0.58%。结论在复合淬火过程中,应力同时受到热应力和组织相变应力的影响,热应力和组织相变应力在每个阶段起作用的主体不同。随着激光功率和感应功率的减小,以及扫描速度的增大,轴承内圈外滚道表面法向位移变小,尺寸稳定性越好。

关键词： 42crmo钢激光-电磁感应复合淬火应力变形模拟

42crmo钢激光-感应复合淬火滚动磨损与疲劳损伤行为研究

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中国激光 2022年第8期49卷 244-255页

作者：张群莉黄华唐泽浩李国昌牛庆安陈智君杜杨琼姚建华浙江工业大学激光先进制造研究院浙江杭州310023 高端激光制造装备省部共建协同创新中心浙江杭州310023 中浙高铁轴承有限公司浙江衢州324407

为了突破单一激光淬火硬化层深度较浅的局限性,采用激光和电磁感应双热源耦合方法进行复合淬火,以提高重载工况下42crmo钢的硬化层深度。设计了滚动体-圆盘线接触滚动疲劳试验装置,分析了硬化层深度对42crmo钢滚动接触疲劳性能的影响。... 详细信息

为了突破单一激光淬火硬化层深度较浅的局限性,采用激光和电磁感应双热源耦合方法进行复合淬火,以提高重载工况下42crmo钢的硬化层深度。设计了滚动体-圆盘线接触滚动疲劳试验装置,分析了硬化层深度对42crmo钢滚动接触疲劳性能的影响。使用扫描电镜、显微硬度计、激光共聚焦等设备分析了不同深度硬化层在模拟风电主轴轴承套圈与滚动体配合使用下的滚动疲劳损伤机理。结果表明:在相同的疲劳试验条件下,当硬化层深度达到6.3mm时,磨损表面损伤程度有所减轻,磨痕深度降低到23.61μm,表层裂纹扩展角度下降到15°,裂纹长度减小到400μm,同时扩展受到阻碍。硬化层深度为6.3 mm的试样沿X和Y方向的最大压应力分别达440.3MPa和395.3MPa,并且一定的残余压应力可以提高材料的接触疲劳性能。该研究结果可为重载轴承的深层强化提供参考。

关键词：激光技术复合淬火 42crmo钢滚动疲劳硬化层深度裂纹

42crmo钢加热时奥氏体晶粒长大演化规律

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材料热处理学报 2015年第1期36卷 104-108页

作者：李伟陈文琳吴跃杨栋周香合肥工业大学材料科学与工程学院安徽合肥230009

对42crmo钢在不同加热温度(850~1150℃)和保温时间(0~1200 s)下的奥氏体晶粒长大规律进行了研究。采用金相定量法对加热后材料的奥氏体晶粒度进行测量,建立42crmo钢加热时奥氏体晶粒长大演化模型。结果表明:奥氏体晶粒尺寸随加热温度升... 详细信息

对42crmo钢在不同加热温度(850~1150℃)和保温时间(0~1200 s)下的奥氏体晶粒长大规律进行了研究。采用金相定量法对加热后材料的奥氏体晶粒度进行测量,建立42crmo钢加热时奥氏体晶粒长大演化模型。结果表明:奥氏体晶粒尺寸随加热温度升高呈指数关系长大,随保温时间的延长呈近似抛物线形式长大;利用基于唯象理论的Sellars模型,通过非线性回归方法建立42crmo钢加热时奥氏体晶粒长大演化模型;将该模型导入有限元软件中预报42Cr Mo钢加热时奥氏体晶粒变化,预报结果与实验结果吻合,验证了该模型的正确性。

关键词： 42crmo钢奥氏体晶粒晶粒长大晶粒尺寸预报