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

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。 Guangyi Meia, Kehua Zhangb and Jinfu Dingc Transportation College of Zhejiang Normal University, JinHua 321004, China , b , c 關(guān)鍵詞 ：超聲波軋制，加工參數(shù)，表面粗糙度，液壓支柱 摘要 : 液壓支柱表面粗糙度對耐磨性，疲勞強(qiáng)度和 其配合性能的 重要 影響 。超聲波表面滾壓（ USRE）處理實(shí)驗(yàn) 旨在降低 該液壓支柱 的表面粗糙度和 一些機(jī)床參數(shù) ，如 工具 振動(dòng) 幅度 ，需要 詳細(xì)研究 的 進(jìn)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(shí)驗(yàn)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 0.976m 減少到 0.105um。 進(jìn)給速 度 與表面粗糙度 呈線性關(guān)系 ，當(dāng)工具的 振動(dòng) 幅度為 6.5 8.5 的范圍內(nèi)時(shí) ，有最佳 的表面粗糙度 值 Ra 為 0.090m 與之對應(yīng) 。 運(yùn)用 USRE 多 次加工表面可以提高表面的 質(zhì)量 。 介紹 : 液壓支柱是一個(gè)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(shè)備。液壓支柱是煤礦安全的重要設(shè)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(shí)摩擦 有一個(gè) 最佳的參數(shù) 約 0.32 1.25m 。 2。對疲勞 強(qiáng)度的影響 ，凹凸不平的表面和表面缺陷會(huì)導(dǎo)致應(yīng)力集中而導(dǎo)致疲勞斷裂，所以 整理后的 接觸面 應(yīng)具有較高的 疲勞 強(qiáng)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(huì)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(dá)到要求 。為了高效 的 改善工件表面 質(zhì)量 ，一個(gè)新的加工技術(shù)超聲表面滾壓加工（ USRP） 被 提出，在 USRP 利用超聲振動(dòng)的能量供應(yīng)擠壓工件4， 5表面 。 這 種 處理方法 會(huì)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(huì) 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(dòng)幅度決定了 工件 6， 7最后的表面 質(zhì)量 。 軋制實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)和超聲波原理 超聲波軋制試驗(yàn)裝置 超聲波軋制實(shí)驗(yàn)裝置如圖 1 所示。 它是由超聲波發(fā)生器8，換能器 6，變幅桿 5 和工具頭 2。超聲波振 動(dòng) 通過換能器 轉(zhuǎn)化成 機(jī)械振動(dòng)，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(shè)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)。 數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造技術(shù)的處理原則 在超聲波壓延加工，工具頭 產(chǎn)生的機(jī)械振動(dòng) ，是由超聲波發(fā)生器和沿工件表面的 進(jìn)給速度共同 引起的。因此，靜態(tài)壓力和超聲波振動(dòng) 將作用到 工件表面（為圖 2 顯示）。擠壓作用 會(huì)產(chǎn)生 宏觀尺度 上的 彈塑性變形。處理后， 加工表面 將 會(huì)產(chǎn)生一定的 彈性恢復(fù)。因此，塑性流動(dòng)會(huì)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。 圖 1.軋制設(shè)備超聲示意圖 圖 2.原理 USRP 3 圖 3.現(xiàn)場加工的照片 實(shí)驗(yàn)材料和實(shí)驗(yàn)條件的材料 實(shí)驗(yàn)材料 實(shí) 驗(yàn)材料為 Q345 系列液壓支柱，其尺寸為 97980 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(xì)化和提高韌性，所以對 含有 Q345 鋼的綜合大型機(jī)械 有很大的改善 。 其 初始 的 表面粗糙度值 Ra 是 0.4m 。 實(shí)驗(yàn)條件 液壓支柱 的傳統(tǒng) 加工工藝 是先 研磨 后 拋光， 達(dá)到的 表面粗糙度值 Ra是 0.4m 。在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，采用超聲波壓延加工 對 基板 進(jìn)行 研磨和拋光。實(shí)驗(yàn)是 NC 數(shù)控車床 上進(jìn)行的 ，加工照片是區(qū)域設(shè)置如圖 3。表面粗糙度值 是 MahrS2通過來 衡量 的 。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論 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(shí)驗(yàn)參數(shù) ： 主軸的轉(zhuǎn)速為 710 轉(zhuǎn) /分，進(jìn) 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(guān)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(guān)系 ，適當(dāng) 增加振 幅 的幅值 將 會(huì) 改善表面粗糙度，但 過量就會(huì)使 表面粗糙度惡化。 圖 4 工具 頭的幅值 和表面粗糙度 之間的關(guān)系 進(jìn)料速度對 表面粗糙度 的影響 該實(shí)驗(yàn)來研究 進(jìn)料速度對 表面粗糙度 的影響 ，超聲波進(jìn)行壓延加工 是伴隨著不同的進(jìn)料速度進(jìn)行的 ， 進(jìn)料速度 與表面粗糙度的關(guān)系如 圖 5 所示 ，進(jìn)料速度 與表面粗糙度 呈 線性關(guān)系。 圖 5. 表面粗糙度和 進(jìn)料速度 之間的關(guān)系 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(jìn)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(huì)產(chǎn) 生彈性恢復(fù)。金屬流 動(dòng) 會(huì)造成谷 狀的 粗糙 表面 ，因此 工件的 表面粗糙度將會(huì)改善。正如圖 6 中 表明，靜態(tài)壓力增大，表面粗糙度降低。 圖 6. 靜壓力與表面粗糙度的關(guān)系 主軸轉(zhuǎn)速和進(jìn)給 軸速度對 表面粗糙度 的影響 超聲波壓延加工實(shí)驗(yàn)，研究主軸轉(zhuǎn)速和進(jìn)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 13m ，每一個(gè)工件處理三次，主軸轉(zhuǎn)速和進(jìn)給 速度 與 表面 粗糙度 的關(guān)系 如圖 7 所示。表面粗糙度值隨軸向進(jìn)給 速度 和主軸 轉(zhuǎn)速的提高 而增加 。 圖 7 . 主軸轉(zhuǎn)速和進(jìn)給 軸速度對 表面粗糙度 的影響 總結(jié) 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(jìn)給，靜態(tài)壓力和 振動(dòng)幅值 進(jìn)行了研究，如果選擇合適的工藝參數(shù)，表面粗糙度值將明顯提高， Ra 值 達(dá)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(shí) 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(jìn)給 0.12 毫米 / 001 靜壓 140N，振幅 13.2m ，滾子和滾子半徑 3mm以及滾子的 材料采用硬質(zhì)合金。 References 1 L.F. Han, S.G. Qu and W. Xia: Machine Tool and Hydraulics, (2007), p. 19-21 (in Chinese) 2 M.H. El-Axi and M.M. El-Khabeery: Journal of Materials Processing Technology, (2003), p. 82-89 3 D.P. Wang, N.X. Song, T. Wang, et a1: Journal of Tianjin University, (2007), p. 228-233 (in Chinese) 4 X.J. Liu: Mechanical Research and Application, (2007), p. 38-39 (in Chinese) 5 L. Chen: Journal of Materials Processing Technology, (2008), p. 439-450 (in Chinese) 6 F.G. Cao: Chemical Industry Press, Beijing 2005 (in Chinese) 7 G.Y. Lv, Y.L. Zhu, et al: China Surface Engineering, (2007), p. 38-41 (in Chinese) Digital Design and Manufacturing Technology doi:10.4028//AMR.102-104 Study on the Effect of Ultrasonic Surface Rolling Processing Parameters on the Surface Roughness of Q345 Hydraulic Prop doi:10.4028//AMR.102-104.591 References 1 L.F. Han, S.G. Qu and W. Xia: Machine Tool and Hydraulics, (2007), p. 19-21 (in Chinese) 2 M.H. El-Axi and M.M. El-Khabeery: Journal of Materials Processing Technology, (2003), p. 82-89 doi:10.1016/S0924-0136(02)00269-8 3 D.P. Wang, N.X. Song, T. Wang, et a1: Journal of Tianjin University, (2007), p. 228-233 (in Chinese) 4 X.J. Liu: Mechanical Research and Application, (2007), p. 38-39 (in Chinese) 5 L. Chen: J