弯管机辊轴表面硬化处理机理与磨损性能-研究

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1、独创性说明本人郑重声明：所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含为获得沈阳工业大学或其他教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。签名：治f刍鸥签名：峥』锣均日期：。=b口Z．，2．二D关于论文使用授权的说明本人完全了解沈阳工业大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以

2、采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。签名：(保密的论文在解密后应遵循此规定)导师签名：秀概日期：兰堕竺．竺沈阳工业大学硕士学位论文1绪论随着国民经济的发展，弯管机已在许多领域得到使用。由于这种机械结构简单，造价低廉，操作方便，广泛应用于工厂、仓库、码头、建筑、铁路、汽车以及大型火电安装现场。在弯管过程中，辊轴及模头的磨损主要是由轧辊与被弯曲管件之间的相对滑动引起的。决定磨损的因素主要有弯曲压力、辊轴及模头和被弯曲管件之间的硬度差、辊轴及模头和被弯曲管件之间的摩擦系数、辊轴及模头和被弯曲管件之间的滑动速度等。另外，辊轴及模头还受到周期性载荷作用，

3、并伴随有氧化物的研磨和温度的波动。这些因素导致辊轴及模头材料的一些原始组织产生裂纹，随着弯曲过程的不断进行，最终将导致辊轴及模头的疲劳破坏。辊轴及模头表面的严重磨损还会造成钢管表面严重划伤，使钢管强度下降，使用性能大打折扣。1．1本课题研究的意义机器的运转是依赖其零件副的相对运动来实现，相对运动必然会伴随着产生摩擦和磨损。磨损导致了材料损失和能源的消耗，影响了机器的使用寿命和可靠性。因此，提高材料抗磨损能力是世界各国普遍重视的研究课题。对于整体综合性能较好的零件，只要在其局部部位施以适当的表面硬化处理，提高其耐磨性和耐腐蚀性，就能显著延长其使用寿

4、命，避免失效情况的发生。因此，表面硬化技术也成为了21世纪工业发展关键技术之一【“。新出现的高能密度表面技术非常引人注目。高能密度表面硬化技术就是在材料的表面施加极高的能量，使之发生物理和化学变化，以达到实现表面硬化的目的。其特点是工序简单，过程迅速，零件变形小，生产效率高。高能量密度热源主要有激光、等离子弧、电子束、太阳能等。激光表面硬化是高能密度表面硬化技术中的一种主要手段。在一些特定的情况下，它具有传统表面硬化技术和其它高能表面硬化技术不能或不易达到的优点，这使得激光表面硬化技术在高能密度表面硬化领域中处于十分重要的地位。目前，我国及世界其

5、他许多国家都进行了大量的试验和理论研究工作【2J。弯管机辊轴表面硬化处理机理及磨损性能研究等离子弧，作为仅次于激光的高能量密度热处理热源，可以实现零件或部件的选择性表面淬火，达到使用低廉的材料，获得性能优异表面的目的。在国内外，等离子弧表面淬火的研究已转入到实用阶段，淬火后零件的寿命明显提高【3l。本文针对弯管机辊轴及模头目前存在的实际问题进行了系统的理论和试验研究。通过激光表面硬化技术和等离子弧淬火两种高能密度表面技术对常用的辊轴及模头合金材料进行表面改性处理，为新型弯管机的设计和提高弯管质量提供理论依据和试验数据。1．2国内外高能密度表面技术

6、研究现状及发展趋势1．2．1国内外激光加工研究现状及发展趋势70年代以来，随着千瓦以上的大功率C02激光器的问世，激光加工技术已发展到采用大功率c02激光器进行板材切割、深熔焊接和表面处理方面。嗍我国自70年代末成功研制出千瓦级C02激光器之后，激光热处理技术的工监应用也取得了重要成就，从此，在不同的学科和领域中，人们始终没有中断对这项技术的应用研究。关于激光加工技术，虽然目前人们研究的比较多，但还没有形成完整的激光加工工程体系，大多数还仅仅停留在试验研究和工程应用方面。目前从工程应用角度来看，主要是利用激光对材料表面进行热处理，改善材料的表面性

7、能。激光相变硬化是利用激光改善材料表面性能的主要手段，通过研究激光处理对金属组织相变的影响，进而研究对其表面形貌和物理力学性能的影响，即硬化层的深度、硬化区的硬度分布、表面残余应力、表面耐磨性及表面粗糙度等。1．2．2国内外等离子弧表面淬火技术研究现状及发展趋势美国，日本，德国等激光表面淬火技术先进的国家在等离子弧表面技术方面也处于领先地位。R本在九十年代初就研究了等离子弧表面淬火的条件和组织151，并用小口径喷嘴进行炭钢的等离子弧淬火嘲，证明如果考虑加热方法则和激光同样可以进行局部硬化。沈阳工业大学硕士学位论文在国内，崔洪芝等人【71在国家自然

8、基金的资助下对气缸套的等离子弧淬火进行了大量的研究，研制出应用于工业生产的专用气缸套等离子弧数控淬火设备；王硕桂【3垮人在等离子表面淬火