外文翻譯--超聲表面滾壓q345液壓支柱工藝參數(shù)對(duì)表面粗糙度的影響研究 中文版

1、<p>　　英文題目為：超聲表面滾壓Q345液壓支柱工藝參數(shù)對(duì)表面粗糙度的影響研究。</p><p>　　Guangyi Meia, Kehua Zhangb and Jinfu Dingc</p><p>　　Transportation College of Zhejiang Normal University, JinHua 321004, China</p>

2、<p>　　amgy@zjnu.cn, b mature@zjnu.cn, c zsddif@zjnu.cn</p><p>　　關(guān)鍵詞：超聲波軋制，加工參數(shù)，表面粗糙度，液壓支柱</p><p><b>　　摘要:</b></p><p>　　液壓支柱表面粗糙度對(duì)耐磨性，疲勞強(qiáng)度和其配合性能的重要影響。超聲波表面滾壓（USRE）

3、處理實(shí)驗(yàn)旨在降低該液壓支柱的表面粗糙度和一些機(jī)床參數(shù)，如工具振動(dòng)幅度，需要詳細(xì)研究的進(jìn)給速度。測(cè)試工件的表面粗糙度的儀器是接觸式粗糙度儀（MahrS2）。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，USRE可以明顯改善液壓支柱的表面粗糙度，經(jīng)過一次加工的表面粗糙度的值可以從0.976μm減少到0.105um。進(jìn)給速度與表面粗糙度呈線性關(guān)系，當(dāng)工具的振動(dòng)幅度為6.5?8.5的范圍內(nèi)時(shí)，有最佳的表面粗糙度值Ra為0.090μm與之對(duì)應(yīng)。 運(yùn)用USRE多次加工表面可以提高

4、表面的質(zhì)量。</p><p><b>　　介紹:</b></p><p>　　液壓支柱是一個(gè)切線樁可用于符合鉸鏈的頂梁或?qū)Ｓ惺褂?，這是對(duì)綜合配套設(shè)備。液壓支柱是煤礦安全的重要設(shè)備，加工表面質(zhì)量對(duì)使用性能有重要的影響：1對(duì)耐磨性的影響，表面粗糙度對(duì)摩擦的起始階段有重要的影響，之后表面粗糙度對(duì)其的影響越來越小，而此時(shí)摩擦有一個(gè)最佳的參數(shù)約0.32?1.25μm。 2。對(duì)疲

5、勞強(qiáng)度的影響，凹凸不平的表面和表面缺陷會(huì)導(dǎo)致應(yīng)力集中而導(dǎo)致疲勞斷裂，所以整理后的接觸面應(yīng)具有較高的疲勞強(qiáng)度。3.對(duì)抗腐蝕性的影響 ??，腐蝕問題是容易堆積在粗糙的表面，因此降低表面粗糙度可提高抗腐蝕性能.4對(duì)配合性能的影響，如果在粗糙的表面上有公差配合間隙將增加的磨損和撕裂的配合性能，因此配合精度和剛性將會(huì)降低，這將影響工件[1,2,3]的工作平穩(wěn)性和可靠性。因此，配合面必須達(dá)到要求。為了高效的改善工件表面質(zhì)量，一個(gè)新的加工技術(shù)超聲表面

6、滾壓加工（USRP）被提出，在USRP利用超聲振動(dòng)的能量供應(yīng)擠壓工件[4，5]表面。這種處理方法會(huì)產(chǎn)生更少的彈性壓力，摩擦力，并能夠很快將降低表面粗糙度，而表面硬度和耐磨性將會(huì)顯著提高。在此處理過程中，加工參數(shù)如軸向方向，靜壓和振動(dòng)幅度決定了工件[6，7]最后的表面質(zhì)</p><p>　　軋制實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)和超聲波原理</p><p>　　超聲波軋制試驗(yàn)裝置 超聲波軋制實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示。 它

7、是由超聲波發(fā)生器8，換能器6，變幅桿5和工具頭2。超聲波振動(dòng)通過換能器轉(zhuǎn)化成機(jī)械振動(dòng)，振幅是通過振幅轉(zhuǎn)化器增大，然后能量再轉(zhuǎn)移給正在工作的工具頭。該工具頭2是通過螺絲擰緊與設(shè)備連接上的，在加工的過程中工件表面與工具頭之間產(chǎn)生相對(duì)旋轉(zhuǎn)。</p><p>　　數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造技術(shù)的處理原則 在超聲波壓延加工，工具頭產(chǎn)生的機(jī)械振動(dòng)，是由超聲波發(fā)生器和沿工件表面的進(jìn)給速度共同引起的。因此，靜態(tài)壓力和超聲波振動(dòng)將作用到工

8、件表面（為圖2顯示）。擠壓作用會(huì)產(chǎn)生宏觀尺度上的彈塑性變形。處理后，加工表面將會(huì)產(chǎn)生一定的彈性恢復(fù)。因此，塑性流動(dòng)會(huì)改變工件的表面，降低表面粗糙度，提高已加工過表面的綜合性能[5]。</p><p>　　圖1.軋制設(shè)備超聲示意圖</p><p>　　圖2.原理USRP [3]</p><p>　　圖3.現(xiàn)場(chǎng)加工的照片</p><p>　　實(shí)驗(yàn)

9、材料和實(shí)驗(yàn)條件的材料</p><p>　　實(shí)驗(yàn)材料 實(shí)驗(yàn)材料為Q345系列液壓支柱，其尺寸為φ97×980毫米，Q345鋼的元素幾乎與16Mn鋼一樣，也有一些微量合金元素，有V，Ti和Nb，這些微量合金元素能夠促使晶粒細(xì)化和提高韌性，所以對(duì)含有Q345鋼的綜合大型機(jī)械有很大的改善。其初始的表面粗糙度值Ra是0.4μm。</p><p>　　實(shí)驗(yàn)條件 液壓支柱的傳統(tǒng)加工工藝是先

10、研磨后拋光，達(dá)到的表面粗糙度值Ra是0.4μm。在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，采用超聲波壓延加工對(duì)基板進(jìn)行研磨和拋光。實(shí)驗(yàn)是NC數(shù)控車床上進(jìn)行的，加工照片是區(qū)域設(shè)置如圖3。表面粗糙度值是MahrS2通過來衡量的。</p><p><b>　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論</b></p><p>　　振幅對(duì)加工工件表面粗糙度的影響 在超聲波壓延加工中來研究振幅對(duì)表面粗糙度值的影響，實(shí)驗(yàn)參數(shù)：主軸的

11、轉(zhuǎn)速為710轉(zhuǎn)/分，進(jìn)給速度為0.12毫米/ 001和靜態(tài)壓力為140N，表面處理三次。振幅的幅值與表面粗糙度的關(guān)系如圖4所示。振幅的幅值和表面粗糙度呈不單調(diào)的函數(shù)關(guān)系，適當(dāng)增加振幅的幅值將會(huì)改善表面粗糙度，但過量就會(huì)使表面粗糙度惡化。</p><p>　　圖4 工具頭的幅值和表面粗糙度之間的關(guān)系</p><p>　　進(jìn)料速度對(duì)表面粗糙度的影響 該實(shí)驗(yàn)來研究進(jìn)料速度對(duì)表面粗糙度的影響，

12、超聲波進(jìn)行壓延加工是伴隨著不同的進(jìn)料速度進(jìn)行的，進(jìn)料速度與表面粗糙度的關(guān)系如圖5所示，進(jìn)料速度與表面粗糙度呈線性關(guān)系。</p><p>　　圖5. 表面粗糙度和進(jìn)料速度之間的關(guān)系</p><p>　　加工靜壓力對(duì)表面粗糙度的影響 在超聲波壓延加工中，具有一定的靜態(tài)的壓力和進(jìn)給速度的工具來處理旋轉(zhuǎn)工件表面，使工件材料產(chǎn)生彈性和塑性變形。通過工具處理后的工件表面將會(huì)產(chǎn)生彈性恢復(fù)。金屬流動(dòng)會(huì)

13、造成谷狀的粗糙表面，因此工件的表面粗糙度將會(huì)改善。正如圖6中表明，靜態(tài)壓力增大，表面粗糙度降低。</p><p>　　圖 6. 靜壓力與表面粗糙度的關(guān)系</p><p>　　主軸轉(zhuǎn)速和進(jìn)給軸速度對(duì)表面粗糙度的影響 超聲波壓延加工實(shí)驗(yàn)，研究主軸轉(zhuǎn)速和進(jìn)給速度對(duì)表面粗糙度的影響，加工參數(shù)：靜態(tài)壓力140N和振幅13μm，每一個(gè)工件處理三次，主軸轉(zhuǎn)速和進(jìn)給速度與表面粗糙度的關(guān)系如圖7所示。表面

14、粗糙度值隨軸向進(jìn)給速度和主軸轉(zhuǎn)速的提高而增加。</p><p>　　圖 7 . 主軸轉(zhuǎn)速和進(jìn)給軸速度對(duì)表面粗糙度的影響</p><p><b>　　總結(jié)</b></p><p>　　在本研究中超聲波壓延加工用來替代傳統(tǒng)的壓延加工工藝。對(duì)表面粗糙度的影響基本的因素如主軸轉(zhuǎn)速，軸向進(jìn)給，靜態(tài)壓力和振動(dòng)幅值進(jìn)行了研究，如果選擇合適的工藝參數(shù)，表面粗糙

15、度值將明顯提高，Ra值達(dá)到約0.1um。因此，在液壓支柱整理加工中超聲波壓延加工可以有效地取代研磨拋光。在超聲波20kHz的工作頻率下工作狀態(tài)最好，而此時(shí)Q345系列液壓支柱最佳加工參數(shù)：主軸轉(zhuǎn)速710轉(zhuǎn)/分，軸向進(jìn)給0.12毫米/ 001靜壓140N，振幅13.2μm，滾子和滾子半徑3mm以及滾子的材料采用硬質(zhì)合金。</p><p>　　References</p><p>　　[1]

16、L.F. Han, S.G. Qu and W. Xia: Machine Tool and Hydraulics, (2007), p. 19-21 (in Chinese)</p><p>　　[2] M.H. El-Axi and M.M. El-Khabeery: Journal of Materials Processing Technology, (2003), p.</p><p

17、><b>　　82-89</b></p><p>　　[3] D.P. Wang, N.X. Song, T. Wang, et a1: Journal of Tianjin University, (2007), p. 228-233 (in</p><p><b>　　Chinese)</b></p><p>　

18、　[4] X.J. Liu: Mechanical Research and Application, (2007), p. 38-39 (in Chinese)</p><p>　　[5] L. Chen: Journal of Materials Processing Technology, (2008), p. 439-450 (in Chinese)</p><p>　　[6] F

19、.G. Cao: Chemical Industry Press, Beijing 2005 (in Chinese)</p><p>　　[7] G.Y. Lv, Y.L. Zhu, et al: China Surface Engineering, (2007), p. 38-41 (in Chinese)</p><p>　　Digital Design and Manufactur

20、ing Technology</p><p>　　doi:10.4028/www.scientific.net/AMR.102-104</p><p>　　Study on the Effect of Ultrasonic Surface Rolling Processing Parameters on the</p><p>　　Surface Roughness

21、 of Q345 Hydraulic Prop</p><p>　　doi:10.4028/www.scientific.net/AMR.102-104.591</p><p>　　References</p><p>　　[1] L.F. Han, S.G. Qu and W. Xia: Machine Tool and Hydraulics, (2007), p

22、. 19-21 (in</p><p><b>　　Chinese)</b></p><p>　　[2] M.H. El-Axi and M.M. El-Khabeery: Journal of Materials Processing Technology, (2003),</p><p><b>　　p. 82-89</b&

23、gt;</p><p>　　doi:10.1016/S0924-0136(02)00269-8</p><p>　　[3] D.P. Wang, N.X. Song, T. Wang, et a1: Journal of Tianjin University, (2007), p. 228-233</p><p>　　(in Chinese)</p>

24、<p>　　[4] X.J. Liu: Mechanical Research and Application, (2007), p. 38-39 (in Chinese)</p><p>　　[5] L. Chen: Journal of Materials Processing Technology, (2008), p. 439-450 (in Chinese)</p><p&