The present work investigates the effect of the abrasive grain size and its correlation with the surface roughness during belt-finishing processes of AISI 52100 steel alloy. The belt-finishing operation can be described by the movement of many abrasive grains rubbing the workpiece's surface at the same time. To investigate qualitatively the influence of the grit size and the repetitive passage of abrasive grains on the distribution of the residual stresses, a new multi-abrasive grains approach, based on two-dimensional finite element modeling of progressive scratchings on rough hard-turned profile, is carried out. A theoretical approach is developed to quantify the penetration depth's evolution for every scratching due to the AISI 52100 steel's elastoplastic behavior. The numerical results reveal that, during repeated scratchings on smooth or rough hard-turned surface, increasing the size of the abrasive grains tends to stabilize, quickly, the residual stresses in the interface and to improve the distribution of the compressive residual stresses along the depth. While the smoother is the initial surface, the better is the residual stress field. Moreover, it appears that the residual stresses in the skin and the sub-layer become more compressive, mostly during the additional repeated scratchings on a stabilized scratched surface, which is due to the strain-hardening phenomenon related to the progressive passage of the abrasive grains. These findings are then used to extract simple empirical laws and suggest an efficient way to improve the residual stress field that occurs during abrasive superfinishing processes.

本工作研究了AISI 52100合金钢带抛光过程中磨料粒度的影响及其与表面粗糙度的关系。砂带修整操作可以通过同时摩擦工件表面的许多磨粒的运动来描述。为了定性研究砂粒尺寸和磨粒的重复通过对残余应力分布的影响，一种新的多磨粒方法，基于在粗硬车削轮廓上进行性划痕的二维有限元建模，完成了。开发了一种理论方法来量化由于AISI 52100钢的弹塑性行为而引起的每次划痕的熔深深度的变化。数值结果表明，在光滑或粗糙的硬车削表面上反复刮擦时，增加磨粒的尺寸往往会迅速稳定界面中的残余应力，并改善沿深度的压缩残余应力的分布。初始表面越光滑，残余应力场越好。此外，似乎在皮肤和子层中的残余应力变得更具压缩性，主要是在稳定的刮擦表面上进行了额外的反复刮擦，这是由于与磨粒逐渐通过有关的应变硬化现象所致。 。然后将这些发现用于提取简单的经验定律，并提出一种有效的方法来改善在磨料超精加工过程中出现的残余应力场。增大磨料颗粒的尺寸倾向于使界面中的残余应力快速稳定，并改善沿深度的压缩残余应力的分布。初始表面越光滑，残余应力场越好。此外，似乎在皮肤和子层中的残余应力变得更具压缩性，主要是在稳定的刮擦表面上进行了额外的反复刮擦，这是由于与磨粒逐渐通过有关的应变硬化现象所致。 。然后将这些发现用于提取简单的经验定律，并提出一种有效的方法来改善在磨料超精加工过程中出现的残余应力场。增大磨料颗粒的尺寸倾向于使界面中的残余应力快速稳定，并改善沿深度的压缩残余应力的分布。初始表面越光滑，残余应力场越好。此外，似乎在皮肤和子层中的残余应力变得更具压缩性，主要是在稳定的刮擦表面上进行了额外的反复刮擦，这是由于与磨粒逐渐通过有关的应变硬化现象所致。 。然后将这些发现用于提取简单的经验定律，并提出一种有效的方法来改善在磨料超精加工过程中出现的残余应力场。界面中的残余应力，并改善压缩残余应力沿深度的分布。初始表面越光滑，残余应力场越好。此外，似乎在皮肤和子层中的残余应力变得更具压缩性，主要是在稳定的刮擦表面上进行了额外的反复刮擦，这是由于与磨粒逐渐通过有关的应变硬化现象所致。 。然后将这些发现用于提取简单的经验定律，并提出一种有效的方法来改善在磨料超精加工过程中出现的残余应力场。界面中的残余应力，并改善压缩残余应力沿深度的分布。初始表面越光滑，残余应力场越好。此外，似乎在皮肤和子层中的残余应力变得更具压缩性，主要是在稳定的刮擦表面上进行了额外的反复刮擦，这是由于与磨粒逐渐通过有关的应变硬化现象所致。 。然后将这些发现用于提取简单的经验定律，并提出一种有效的方法来改善在磨料超精加工过程中出现的残余应力场。残余应力场越好。此外，似乎在皮肤和子层中的残余应力变得更具压缩性，主要是在稳定的刮擦表面上进行了额外的反复刮擦，这是由于与磨粒逐渐通过有关的应变硬化现象所致。 。然后将这些发现用于提取简单的经验定律，并提出一种有效的方法来改善在磨料超精加工过程中出现的残余应力场。残余应力场越好。此外，似乎在皮肤和子层中的残余应力变得更具压缩性，主要是在稳定的刮擦表面上进行了额外的反复刮擦，这是由于与磨粒逐渐通过有关的应变硬化现象所致。 。然后将这些发现用于提取简单的经验定律，并提出一种有效的方法来改善在磨料超精加工过程中出现的残余应力场。