关键金属构件滚压强化技术概述

2017-01-19 18:14:16 作者：本网整理来源：金属材料科学与技术分享至：

    问题来源

    疲劳破坏是机械零件失效的主要原因之一，在机械零件失效中，约有60 %以上属于疲劳破坏，内燃机的曲轴、列车的车轴、汽车的板簧等零件在工作中持续承受循环载荷，时间一长，零件的工作表面常常会产生疲劳裂纹，裂纹逐渐扩展。最终导致零件的疲劳失效，且破坏前没有明显变形，疲劳破坏常常会造成重大事故。

    滚压强化技术

    表面滚压是用硬质、光滑的滚轮、滚柱或滚珠在零件表面滚动的同时向表面施加一定压力的过程。经过滚压后，材料弹性恢复并留下塑性变形部分，零件表面变得光滑而坚硬，同时表层产生残留压缩应力。表面滚压对金属零件的强化作用主要体现在降低表面粗糙度、提高表面硬度、在表层产生残留压应力；此外，还能提高零件的耐应力腐蚀性。

    滚压强化机理

    在滚压过程中，金属材料的表层及亚表层发生剧烈的塑性形变，具有细化晶粒的作用。通过用光滑滚轮进行滚压，可以减小零件表面粗糙度。滚压可以使材料表面裂纹愈合，同时可以引入残余压应力。

    滚压强化技术优势

    表面滚压是一种表面形变强化工艺，它只改变材料的物理状态，并不改变材料的化学成分；表面滚压采用的工具和工艺比较简单，具有效率高、强化效果显著的特点；表面滚压作为一种塑性精加工工艺，可替代传统的磨削、研磨、抛光等工序，作为工件的最终加工工艺；表面滚压加工不产生废屑、废液，有利于节能环保，符合“绿色制造”的新理念。

    滚压强化工具

    按施加载荷的特点，滚压工具可分为刚性滚压工具和弹性滚压工具。滚压工具的关键零件：滚轮、滚柱或滚珠。常用材料有：GCr15、CrWMn、Cr12、5CrNiMo、9SiCr、高速钢（如W18Cr4V、W9CrV2）、碳素工具钢（如T10A、T12A）等，材料热处理硬度范围： 58 -66 HRC，有时也采用也有采用硬质合金和红宝石材料。

    滚压强化技术效果

    普通冷滚压工艺可将零件表面粗糙度从Ra 2.5-10 μm减小到Ra 0.04 -0.8 μm；表面硬度可提高5%-50%, 硬化层深度可达0.5-1.5 mm，耐磨性可提高15%；经过滚压后，可消除零件表面在车削、磨削等工序中产生的有害拉应力，并产生对表面性能有利的压应力。球铁曲轴经过圆角滚压后，寿命可提高120 %-300 %；锻钢曲轴经过圆角滚压后，寿命可提高70 %-150 %。