40Cr調(diào)質(zhì)鋼磨削強(qiáng)化溫度與強(qiáng)化效果試驗(yàn)研究任務(wù)書(shū)與開(kāi)題報(bào)告

畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題任務(wù)書(shū) 題目名稱(chēng) ： 40Cr 調(diào)質(zhì)鋼磨削強(qiáng)化溫度與強(qiáng)化效果試驗(yàn)研究 1. 內(nèi)容及要求： （ 1） 磨削強(qiáng)化研究的目的和意義； （ 2） 40Cr 磨削強(qiáng)化試驗(yàn)方案的制定及試樣的制作； （ 3） 40Cr康銅非標(biāo)熱電偶的溫度標(biāo)定； （ 4） 40Cr 磨削強(qiáng)化用量條件的優(yōu)化； （ 5） 優(yōu)化用量條件下的 40Cr 磨削強(qiáng)化溫度測(cè)量及冷卻速度的確定； （ 6） 磨削強(qiáng)化效果的測(cè)定（硬度、金相組織、硬化層厚度）及其機(jī)理分析。 2. 主要技術(shù)指標(biāo)： （ 1） 正確的 40Cr康銅非標(biāo)熱電偶的溫度標(biāo)定曲線(xiàn)； （ 2） 試驗(yàn)確定出最優(yōu)的磨削用量組合條件； （ 3） 試驗(yàn)確定出適于磨削強(qiáng)化的磨削溫度和冷卻速度（磨削溫度在 830 900 ； 冷卻速度 30 /S）； （ 4） 要求磨削強(qiáng)化后的 40Cr 試樣強(qiáng)化層金相組織為淬火馬氏體，硬化層深度在 0.71.3mm。 要求磨削強(qiáng)化的試樣表面硬度 HV512。 3. .進(jìn)度安排： 起 迄 日 期 2005.4.52005.4.15 2005.4.162005.4.20 2005.4.212005.4.30 2005.5.82005.5.20 2005.5.212005.5.31 2005.6. 12005.6.10 工 作 內(nèi) 容 查閱國(guó)內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)，了解課題研究背景，制定課題研究方案； 40Cr康銅非標(biāo)熱電偶的溫度標(biāo)定； 40Cr 磨削強(qiáng)化用量條件的優(yōu)化； 優(yōu)化用量條件下的 40Cr 磨削強(qiáng)化溫度測(cè)量及冷卻速度的確定； 磨削強(qiáng)化效果的測(cè)定（硬度、金相組織、硬化層厚度）及其機(jī)理分析； 對(duì)試驗(yàn)歸納總結(jié)并撰寫(xiě)論文。 備 注 4. 參考文獻(xiàn)： 1. 磨削原理，任敬心，西安 西北工業(yè)大學(xué)出版社 1988.6 2. 磨削淬硬 磨削加工與表面淬火集成技術(shù)，葛培琪，工具技術(shù)， 2001.1 3. Utilization of grinding heat as a new heat treatment process， Brinksmeier E， Annals of CIRP， 1996.1 4. 磨削基礎(chǔ)，鄭善良，上海 上?？茖W(xué)技術(shù)出版社， 1998.3 5. 實(shí)用磨削技術(shù)，李伯明 ,北京 機(jī)械工業(yè)出版社， 1996.1 6. 磨削缺陷的預(yù)防，庫(kù)拉柯夫（俄），北京 機(jī)械工業(yè)出版社， 1987.2 7. 金屬學(xué)及熱處理，胡德林，西安 西北工業(yè)大學(xué)出版社， 1994.6 8. 葛培琪等 . 磨削淬硬 磨削加工與表面淬火集成制造技術(shù) . 工具技術(shù) . 2001， 35（ 1） :710 9 劉菊東等 . 磨削淬硬工藝的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì) . 現(xiàn)代制造工程 . 2003，（ 11） :8183 10 劉菊東等 . 基于磨削加工的表面形變淬火工藝 磨削淬硬 . 工具技術(shù) . 2004， 38（ 7） :1114 11 吳金升 . 磨削熱掃描式硬化處理之研究 . 中國(guó)臺(tái)灣 : 國(guó)立高雄第一科技大學(xué) D， 2004 12 I. Zarudi, L.C.Zhang. Mechanical property improvement of quenchable steel by grinding. Journal of Materials Science, 2002, 37（ 18）： 39353943 13 Venkatachalapathy. V.S.K, Rajmohan. B. Experimental studies on the grind-hardening effect in cylindrical grinding. Materials and Manufacturing Processes. 2003, 18（ 2）： 245259 14 T. Brockhoff. Grind-Hardening: A Comprehensive View. Annals of the CIRP, 1999, 48（ 1） : 255260 15 I.Zarudi I, Zhang L.C. Modeling the Structure Changes in Quenchable Steel Subjected to Grinding. Journal of Materials Science, 2002,37(20):43334341 指導(dǎo)教師： 年 月 日 系審查意見(jiàn)： 主任 年 月 日 說(shuō)明：畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)由指導(dǎo)教師根據(jù)課題的具體情況填寫(xiě)，經(jīng)系審查，主任簽字后 生效。此任務(wù)書(shū)在畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)始前一周內(nèi)填寫(xiě)并發(fā)給學(xué)生。 南京航空航天大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告 （本科 2001 級(jí)） 機(jī)電 學(xué)院 _機(jī)械工程及自動(dòng)化 _專(zhuān)業(yè) 設(shè)計(jì)（論文）題目 40Cr 調(diào)質(zhì)鋼磨削強(qiáng)化溫度與強(qiáng)化效果試驗(yàn)研究 學(xué)生姓名 _ 學(xué)號(hào) _ 起迄 設(shè)計(jì)地點(diǎn) 南京航空航天大學(xué)機(jī)電學(xué)院 指導(dǎo)教師 _ _ 2005 年 4 月 2 日 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告 1. 結(jié)合畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題任務(wù)情況，根據(jù)所查閱的文獻(xiàn)資料，每人撰寫(xiě) 1500 2000 字左右的文獻(xiàn)綜述。 本課題選用了一種在工程實(shí)踐中具有廣闊運(yùn)用背景的 40Cr 調(diào)質(zhì)鋼進(jìn)行磨削強(qiáng)化試驗(yàn)研究。 目前國(guó)內(nèi)外普遍采用的先將 40Cr 調(diào)質(zhì)鋼表面感應(yīng)淬火強(qiáng)化處理，然后再粗磨和精磨的工藝至少存在以下弊端：一是零件在表面淬火后所進(jìn)行的粗磨加工可能會(huì)對(duì)已淬硬表層造成熱損傷；二是磨削產(chǎn)生的大量熱能被白白浪費(fèi)；三是工藝路線(xiàn)長(zhǎng)，生產(chǎn)效率低，制造成本高。不過(guò)，這也容易使人聯(lián)想到既然磨削熱能使工件表面層溫度達(dá)到相變溫度以上，為何不利用粗磨產(chǎn)生的磨削高溫，再施以恰當(dāng)?shù)睦鋮s速度，直接對(duì)材料表層強(qiáng)化，然后再精磨獲取所要求的精度和表面質(zhì)量，從而省去了感應(yīng)加熱表面淬火工序，簡(jiǎn)化了生產(chǎn)工藝，主動(dòng)消除 了磨削熱產(chǎn)生的消極作用，充分有效地利用了磨削熱?；谝陨戏治?，提出了利用磨削強(qiáng)化處理技術(shù)替代高、中頻感應(yīng)淬火工藝對(duì) 40Cr 調(diào)質(zhì)鋼進(jìn)行表面強(qiáng)化，即將磨削加工與表面強(qiáng)化復(fù)合為一體。 近年來(lái)，國(guó)外許多基礎(chǔ)性研究則是主動(dòng)利用磨削熱對(duì)工件表層進(jìn)行強(qiáng)化處理，以改善工件表層材料性能。 1994 年，德國(guó)的 E. Brinksmeier 和 T. Brockhoff 首次提出了調(diào)質(zhì)鋼零件磨削強(qiáng)化的新工藝，并于 1996 年、 1998 年和 1999 年進(jìn)一步闡述了這項(xiàng)新工藝在工業(yè)中應(yīng)用的可行性及相關(guān)試驗(yàn)研究結(jié)果。 2002 年澳大利亞的 I. Zarudi 和 L.C. Zhang， 2003 年印度的 Venkatachalapathy. V.S.K 和 Rajmohan. B.也相繼發(fā)表了他們的研究論文。國(guó)外已取得的研究成果可歸納為以下幾點(diǎn)：（ 1）磨削強(qiáng)化工藝分兩個(gè)階段完成：首先利用粗磨產(chǎn)生的磨削高溫對(duì)工件表層強(qiáng)化，然后再精磨達(dá)到所要求的尺寸精度和表面質(zhì)量；（ 2）磨削強(qiáng)化是短時(shí)間內(nèi)奧氏體化的工件表層經(jīng)自冷卻向馬氏體相變的結(jié)果；（ 3）磨削強(qiáng)化通常采用干式磨削；（ 4）用剛玉砂輪磨 40CrMnMo調(diào)質(zhì)鋼（ ap=1mm， s=35m/min， w=0.5m/min，干磨 ），得到了馬氏體強(qiáng)化層，強(qiáng)化層深度達(dá) 1.8mm，表面強(qiáng)化層存在殘余壓應(yīng)力，表面無(wú)裂紋；（ 5）成功強(qiáng)化出一些工件樣品，并對(duì)其耐磨性進(jìn)行了試驗(yàn)研究，取得了較為理想的試驗(yàn)結(jié)果。以上國(guó)外取得的利用磨削熱進(jìn)行工件表層強(qiáng)化的富有成效的研究成果，吸引了包括我國(guó)臺(tái)灣在內(nèi)的國(guó)內(nèi)一些學(xué)者的關(guān)注，出現(xiàn)了一些介紹國(guó)外研究現(xiàn)狀的綜述文章和跟蹤研究論文，對(duì)推動(dòng)磨削強(qiáng)化工藝在我國(guó)的研究邁出了可喜的一步?？梢?jiàn)，在材料去除加工的同時(shí)對(duì)工件表面進(jìn)行強(qiáng)化處理的方法具有潛在的發(fā)展前景。 然而， 到目前為止， 不論國(guó)內(nèi)還是國(guó)外，將磨削強(qiáng)化工藝應(yīng)用到工業(yè)化 生產(chǎn)中去尚有諸多基礎(chǔ)問(wèn)題需要解決。 對(duì)相關(guān)文獻(xiàn)的分析研究表明，磨削強(qiáng)化組織形成機(jī)理的研究尚需完善。在材料一定時(shí)，磨削強(qiáng)化組織及其性能取決于磨削溫度、溫度作用時(shí)間及冷卻速度，而已有的研究在沒(méi)有測(cè)溫、控制溫度作用時(shí)間和冷卻速度的情況下，僅局限于采用某一特定磨削用量條件和試樣自身冷卻條件下的試驗(yàn)或模擬結(jié)果來(lái)解釋磨削強(qiáng)化組織的形成機(jī)理，顯然不充分且有些盲目，這無(wú)疑將直接影響該項(xiàng)新工藝研究的理論價(jià)值和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。不難看出，國(guó)內(nèi)外目前關(guān)于磨削強(qiáng)化的基礎(chǔ)研究尚處于起步階段，在如何有效控制磨削溫度、溫度作用時(shí)間、冷卻速度 ，進(jìn)而保證磨削強(qiáng)化層質(zhì)量這一關(guān)鍵問(wèn)題上，至今未能形成明確的思路和完整構(gòu)想。故對(duì)磨削強(qiáng)化過(guò)程中溫度進(jìn)行在線(xiàn)測(cè)量，并對(duì)強(qiáng)化后材料強(qiáng)化層組織進(jìn)行測(cè)試分析，探索適應(yīng)良好磨削強(qiáng)化效果的磨削工藝，對(duì)于保證強(qiáng)化質(zhì)量，控制工藝穩(wěn)定性具有關(guān)鍵意義。 磨削強(qiáng)化工藝將磨削加工與工件表面強(qiáng)化復(fù)合為一體，從而使得磨削加工、傳熱學(xué)、材料學(xué)、熱處理等多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域交叉融合并開(kāi)拓一個(gè)極富潛力的研究方向，最終建立的磨削強(qiáng)化理論體系將具有較高的學(xué)術(shù)理論價(jià)值，應(yīng)用到生產(chǎn)領(lǐng)域?qū)a(chǎn)生很好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。我國(guó)能源緊張，價(jià)格高，而且勞動(dòng)生產(chǎn)率低，所 以機(jī)械產(chǎn)品成本高，產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力差。 40Cr 調(diào)質(zhì)鋼磨削強(qiáng)化處理工藝優(yōu)異的技術(shù)經(jīng)濟(jì)特點(diǎn)，對(duì)于我國(guó)在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中渴望得以生存和發(fā)展的生產(chǎn)企業(yè)，無(wú)疑將具有很大的吸引力， 2.畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)要研究或解決的問(wèn)題和擬采用的方法： 本課題的主要任務(wù)就是要找到適合 40Cr 鋼進(jìn)行有效磨削強(qiáng)化的工藝參數(shù)。需解決的主要問(wèn)題包括：磨削工藝參數(shù)（如進(jìn)給量、切削速度、進(jìn)給速度等）與磨削強(qiáng)化效果的關(guān)系 。 擬采用的方法： （ 1） 針對(duì) 40Cr 鋼的淬透性特點(diǎn)制定合適的磨削工藝參數(shù)，包括切削深度，進(jìn)給速度，切削速度及砂輪種類(lèi)。 （ 2） 對(duì) 40Cr康 銅非標(biāo)熱電偶進(jìn)行標(biāo)定，在此基礎(chǔ)上，對(duì) 40Cr 鋼進(jìn)行磨削強(qiáng)化試驗(yàn)，測(cè)量磨削過(guò)程中的磨削溫度，優(yōu)化磨削參數(shù)，以實(shí)現(xiàn)最佳磨削強(qiáng)化效果。 （ 3） 對(duì)磨削試樣進(jìn)行硬度測(cè)試，確定硬度與工藝參數(shù)的關(guān)系，并