胡兴远,王 成*,李开发,王宇星

(1.安徽理工大学 机械工程学院,安徽 淮南 232001;2.上海城建职业学院 机电工程与信息学院,上海 201415)

0 引 言

表面机械滚压处理是一种高效率、低成本的绿色表面强化技术。该技术通过采用滚针或滚珠形状的刀具,在滚压力作用下加载于工件表面之上,并进行往复滚压,以降低工件的表面粗糙度,诱导材料表层晶粒细化和纳米化,并引入残余压应力场,有效改善工件的耐腐蚀、耐磨性和抗疲劳性能。因此,该技术被广泛应用于航空航天、工程机械和车辆船舶等工业领域[1-3]。汽车发动机曲轴80%以上需经圆角滚压处理,轿车发动机曲轴几乎全部采用圆角滚压工艺进行强化[4]。

影响表面机械滚压强化效果的工艺参数颇多,主要有滚压力、滚压速度、滚压道次和滚压刀具的几何形状以及其尺寸。胡宁静[5]和杨运勤[6]等人通过“正交试验法”建立了滚压工艺参数与表面粗糙度之间的关系,对滚压工艺参数进行了优化。夏伟等人[7]通过对6061铝合金进行滚压强化,得到了润滑条件下最优滚压工艺参数。

近年来,国内外大量的研究人员对表面机械滚压强化过程进行了数值模拟,探究了滚压处理工艺参数对残余应力的影响。相比于试验研究,数值模拟不仅周期短、成本小,而且有助于更加深刻地理解表面机械滚压强化机理。因此,通过数值模拟研究各种工艺参数对滚压强化残余应力的影响以及滚压强化的机制，越来越受到研究学者的青睐[8-11]。……