滚压加工AISI 4340钢螺纹根部疲劳性能的提高

摘要

采用滚压加工提高AISI 4340钢螺栓螺纹疲劳性能，以螺栓疲劳寿命为评价指标，通过正交试验优选滚压参数，并分析未滚压、欠滚压、优滚压和过滚压时螺纹的表面完整性与疲劳寿命，以阐明螺纹疲劳机制。结果表明，滚压参数对AISI 4340钢螺纹疲劳寿命有显著影响，显著性顺序为：滚压深度、主轴转速、滚压次数;优选参数为：滚压深度0.09 mm，主轴转速40 r/min，滚压次数3;欠滚压样件表面完整性改善效果低，过滚压样件加工硬化程度最大但损伤螺纹根部表面，优滚压螺纹表面粗糙度Sa和Sq分别降至0.124μm和0.165μm，残余压应力增至-247.1 MPa，且显微硬度提高并形成较深梯度变形层，同时避免了过渡硬化;优滚压螺纹根部表面粗糙度、显微硬度和残余应力得到协同改善，比未滚压螺栓的疲劳极限提高了50%。研究结果表明，合理参数的滚压工艺实现了高质强化目的，可有效解决螺栓高周疲劳断裂问题。

关键词

AISI 4340钢 / 螺栓螺纹 / 滚压加工 / 疲劳性能