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超高强度钢强力滚压残余应力仿真与试验研究

2021-02-03梁志强陈一帆栾晓圣李宏伟刘心藜陈建军李玉王康王西彬

表面技术 2021年1期

梁志强,陈一帆,栾晓圣,李宏伟,刘心藜, 陈建军,李玉,王康,王西彬

(1.北京理工大学 a.先进加工技术国防重点学科实验室 b.机械与车辆学院,北京 100081;2.北京北方车辆集团有限公司,北京 100072;3.山西柴油机工业有限责任公司,山西 大同 037036)

超高强度钢(45CrNiMoVA)具有淬透性强、比强度和屈强比高等优良的力学性能[1-3],被应用于车辆悬挂系统中的关键承重部件扭杆弹簧[4]。扭杆弹簧在服役过程中常受到大应力应变、冲击和交变扭矩载荷的作用,容易在表面生成疲劳裂纹源,最终发展为疲劳断裂失效,严重影响其使用性能与疲劳寿命。滚压强化是扭杆弹簧表面强化工艺的最后工序,其强化质量对扭杆弹簧的抗疲劳性能有重要影响。

滚压强化工艺是通过对构件表面施加滚压力,促使构件表层发生弹塑性变形,达到减小表面粗糙度、细化表层晶粒、提高表层硬度、引入残余压应力的效果,从而提升构件的抗疲劳性能[5-7]。但是超高强度钢硬度高、冷塑性变形能力弱,是一种难加工材料,普通表面滚压强化滚压力小,在超高强度钢表层产生的塑性变形弱,残余应力影响层深度浅,通常只能达到光整效果,对疲劳性能改善有限。实现深滚压强化效果,是进一步提升扭杆弹簧等构件疲劳性能的主要方向。深滚压强化主要是指在减小构件表面粗糙度的同时,引入高幅值、大层深的残余压应力,并形成大层深的硬化层和晶粒细化层,在材料疲劳裂纹萌生、裂纹扩展中起到抑制作用[8]。……

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