外文翻譯--超聲表面滾壓q345液壓支柱工藝參數(shù)對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耐磨性，疲勞強度和其配合性能的重要影響。超聲波表面滾壓（USRE）

3、處理實驗旨在降低該液壓支柱的表面粗糙度和一些機床參數(shù)，如工具振動幅度，需要詳細研究的進給速度。測試工件的表面粗糙度的儀器是接觸式粗糙度儀（MahrS2）。實驗結(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。進給速度與表面粗糙度呈線性關系，當工具的振動幅度為6.5?8.5的范圍內(nèi)時，有最佳的表面粗糙度值Ra為0.090μm與之對應。 運用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>　　液壓支柱是一個切線樁可用于符合鉸鏈的頂梁或?qū)Ｓ惺褂?，這是對綜合配套設備。液壓支柱是煤礦安全的重要設備，加工表面質(zhì)量對使用性能有重要的影響：1對耐磨性的影響，表面粗糙度對摩擦的起始階段有重要的影響，之后表面粗糙度對其的影響越來越小，而此時摩擦有一個最佳的參數(shù)約0.32?1.25μm。 2。對疲

5、勞強度的影響，凹凸不平的表面和表面缺陷會導致應力集中而導致疲勞斷裂，所以整理后的接觸面應具有較高的疲勞強度。3.對抗腐蝕性的影響 ??，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，配合面必須達到要求。為了高效的改善工件表面質(zhì)量，一個新的加工技術超聲表面

6、滾壓加工（USRP）被提出，在USRP利用超聲振動的能量供應擠壓工件[4，5]表面。這種處理方法會產(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，靜壓和振動幅度決定了工件[6，7]最后的表面質(zhì)</p><p>　　軋制實驗系統(tǒng)和超聲波原理</p><p>　　超聲波軋制試驗裝置 超聲波軋制實驗裝置如圖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。超聲波振動通過換能器轉(zhuǎn)化成機械振動，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)生相對旋轉(zhuǎn)。</p><p>　　數(shù)字化設計與制造技術的處理原則 在超聲波壓延加工，工具頭產(chǎn)生的機械振動，是由超聲波發(fā)生器和沿工件表面的進給速度共同引起的。因此，靜態(tài)壓力和超聲波振動將作用到工

8、件表面（為圖2顯示）。擠壓作用會產(chǎn)生宏觀尺度上的彈塑性變形。處理后，加工表面將會產(chǎn)生一定的彈性恢復。因此，塑性流動會改變工件的表面，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.軋制設備超聲示意圖</p><p>　　圖2.原理USRP [3]</p><p>　　圖3.現(xiàn)場加工的照片</p><p>　　實驗

9、材料和實驗條件的材料</p><p>　　實驗材料 實驗材料為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化和提高韌性，所以對含有Q345鋼的綜合大型機械有很大的改善。其初始的表面粗糙度值Ra是0.4μm。</p><p>　　實驗條件 液壓支柱的傳統(tǒng)加工工藝是先

10、研磨后拋光，達到的表面粗糙度值Ra是0.4μm。在這個實驗中，采用超聲波壓延加工對基板進行研磨和拋光。實驗是NC數(shù)控車床上進行的，加工照片是區(qū)域設置如圖3。表面粗糙度值是MahrS2通過來衡量的。</p><p><b>　　實驗結(jié)果與討論</b></p><p>　　振幅對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表面粗糙度值的影響，實驗參數(shù)：主軸的

11、轉(zhuǎn)速為710轉(zhuǎn)/分，進給速度為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)關系，適當增加振幅的幅值將會改善表面粗糙度，但過量就會使表面粗糙度惡化。</p><p>　　圖4 工具頭的幅值和表面粗糙度之間的關系</p><p>　　進料速度對表面粗糙度的影響 該實驗來研究進料速度對表面粗糙度的影響，

12、超聲波進行壓延加工是伴隨著不同的進料速度進行的，進料速度與表面粗糙度的關系如圖5所示，進料速度與表面粗糙度呈線性關系。</p><p>　　圖5. 表面粗糙度和進料速度之間的關系</p><p>　　加工靜壓力對表面粗糙度的影響 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產(chǎn)生彈性恢復。金屬流動會

13、造成谷狀的粗糙表面，因此工件的表面粗糙度將會改善。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系</p><p>　　主軸轉(zhuǎn)速和進給軸速度對表面粗糙度的影響 超聲波壓延加工實驗，研究主軸轉(zhuǎn)速和進給速度對表面粗糙度的影響，加工參數(shù)：靜態(tài)壓力140N和振幅13μm，每一個工件處理三次，主軸轉(zhuǎn)速和進給速度與表面粗糙度的關系如圖7所示。表面

14、粗糙度值隨軸向進給速度和主軸轉(zhuǎn)速的提高而增加。</p><p>　　圖 7 . 主軸轉(zhuǎn)速和進給軸速度對表面粗糙度的影響</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。對表面粗糙度的影響基本的因素如主軸轉(zhuǎn)速，軸向進給，靜態(tài)壓力和振動幅值進行了研究，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&