基于激光沖擊的導(dǎo)軌表面形貌及性能研究.pdf

1、導(dǎo)軌作為機(jī)床關(guān)鍵部件之一，其表面形貌和力學(xué)性能直接影響著工件的加工精度及導(dǎo)軌的使用壽命。刮削能夠改善導(dǎo)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(dòng)化程度不高、加工效率低等缺點(diǎn)。本文將激光沖擊處理技術(shù)應(yīng)用于導(dǎo)軌表面的處理過(guò)程中，以40Cr鑲鋼導(dǎo)軌為研究對(duì)象，開(kāi)展激光沖擊處理40Cr表面的工藝探索及試驗(yàn)研究。主要研究?jī)?nèi)容如下：
　　首先，理論分析激光沖擊處理對(duì)40Cr導(dǎo)軌表面完整性及耐磨性的影響。分析認(rèn)為激光沖擊脈沖能量、沖擊次

2、數(shù)及光斑搭接率對(duì)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(xué)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(duì)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(cuò)、晶?；啤⒕Я＜?xì)化等，這些宏觀和微觀上的變化對(duì)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(duì)40Cr表面形貌及力學(xué)性能的影響。對(duì)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(yīng)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(yīng)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(yīng)力、顯微硬度及硬化層深度均隨之增大。殘余壓應(yīng)力值最大達(dá)到-460.16MPa，顯微硬度最大達(dá)到412.2HV0.2，硬化層深度達(dá)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(shí)，凹坑深度反而呈減小趨勢(shì)。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(dá)到0.25μm。
　　最后，開(kāi)展激光沖擊處理40Cr表面摩擦磨損性能研究。對(duì)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(jī)制。研究表明：經(jīng)過(guò)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