CN114959248A - 一种激光冲击强化轴承套圈滚道表面的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于激光加工领域,特别涉及一种激光冲击强化轴承套圈滚道表面的方法。对于航空轴承,其失效多由表面磨损、接触疲劳引起,且多发生于轴承套圈滚道内,而滚道形状复杂,一般激光冲击强化方法易出现冲击面不全,或冲击效果不均匀。因此,提出一种激光路径不变,工件倾斜一定角度且绕工件中心转动、搭接率50%‑75%的冲击方法,保证了轴承易发生接触区域的强化效果。另外,通过建模仿真,对冲击过程进行模拟,对工艺实施提供参考,减少工艺试错次数和工作量。通过此种方法强化了轴承套圈滚道表面,均匀地提高了表面的残余应力。
Description
技术领域
本发明属于激光加工领域,特别涉及一种激光冲击强化轴承套圈滚道表面的方法。
背景技术
轴承是机械传动系统的关键基础件。航空轴承因其工作环境复杂恶劣,且随航空发动机改进,对航空轴承的性能要求越来越高,好的耐磨性能和高的疲劳性能是轴承寿命的一大保障。而工程实践发现,轴承构件的耐磨性能、接触疲劳性能与其表面完整性密切相关,激光冲击强化技术是新兴的表面强化技术,相对于传统表面强化技术具有高压、高能、超快、超高应变率等优势。
近年来,激光冲击强化技术发展迅速,该技术不仅能够使金属材料表层产生有利的残余压应力,而且能够使金属材料表层的晶粒细化,生成大量位错、孪晶等微观组织结构,从而有效提高材料表层的疲劳强度,同时激光冲击强化技术具有非接触、操作方便、可控性强和适用范围广等特点,因此在滚动轴承领域内具有良好的应用前景。
航空轴承的制造,其表面机械性能仍可进一步提高,尤其是表面残余压应力,鉴于激光冲击强化技术的优异性及轴承套圈结构的复杂性,优选一种激光冲击强化轴承套圈滚道表面的方法显得尤为重要。由于轴承结构的特殊性,目前未见较为理想的激光冲击方法。
发明内容
针对上述问题,本发明的目的在于提供一种激光冲击强化轴承套圈滚道表面的方法,以解决现有轴承套表面残余压应力不足、激光冲击困难问题。
为了实现上述目的,本发明采用以下技术方案。
一种激光冲击强化轴承套圈滚道表面的方法,包括以下步骤:
步骤一:冲击前,先获得套圈的三维模型,再建立冲击过程的仿真模型,确定运动参数;
步骤二:粘贴吸收层,粘贴吸收层要求紧密贴合工件、无气泡、无杂质等;
步骤三:装夹工件于回转类零件专用夹具上,并定位夹紧夹具于KUKA机械臂法兰盘上;
步骤四:控制机械臂运动轨迹,使得激光束过滚道R1圆心,并近似垂直于冲击面,轴承套圈倾斜;调节水路机器人;设置激光激光参数;
步骤五:机械臂轴6转动,冲击套圈边缘第一圈;
步骤六:在进行第二圈冲击前,工件移位,实现工件绕R1转动效果,调节水路,开始第二圈冲击,依次循环往复,直至滚道被冲击完成;
步骤七:去除吸收层,微抛后清洗吹干。
进一步地,所述步骤一中,冲击前,先获得套圈的三维模型,再建立强化的仿真模型,然后对轴承冲击过程进行数值仿真,从而确定移动距离及转动角度。
进一步地,所述步骤二中,粘贴吸收层包括微抛光、清洗5-10min、吹干轴承套圈,吸收层采用型号为2100FRTV型黑胶带(吸收能量和防止激光烧蚀工件表面的作用)。
进一步地,所述步骤三中,夹具需定心精度高,与机械臂法兰盘能够精确配合。
进一步地,所述步骤四中,控制KUKA机器人机械臂运动至激光发射位置,在控制器全局状态下,微调机械臂X、Z方向位置,使光斑居于待冲击区域;在控制器轴状态下,转动机械臂,使得激光束过滚道R1圆心,并近似垂直于冲击面,轴承套圈倾斜45°。调节水路机器人至预定位置,开启水泵及电磁阀,调节水压为18-21Pa,使得水冲刷在工件待冲击区域,水膜厚度约为1-2mm;设置激光控制器能量为6-8J、脉宽为15-19ns(即激光功率密度为1.974GW/cm2-3.333GW/cm2),光斑大小为3.5mm×3.5mm-4mm×4mm。
进一步地,所述步骤六中,在进行第二圈冲击前,工件需沿平行于轴承套圈端面向趋近激光源方向移动,重心移动的距离是L=R1+R2,R1为轴承套圈滚道的半径,R2为轴承套圈的半径;然后,工件以自身的重心为转动中心,即冲击第一圈时滚道R1的圆心,以过转动中心并垂直于工件轴线和激光束所在平面的线为轴,向未冲击区域方向转动γ度,,然后工件沿平行于轴承套圈端面远离激光源方向移动,重心移动的距离是L=R1+R2;至此,开始第二圈冲击,第二圈冲击与第一圈相同,仍以工件轴线为轴,每冲击一个光斑转动α度,以此类推,循环往复,冲击整个滚道。
进一步地,所述步骤七中,移动机械臂至装夹位置,取下工件,去除吸收层,微抛5-10μm后,再次置套圈于超声波清洗器内清洗5-10min,取出吹干,等待装配应用。
与现有技术相比,本发明的优点及有益效果是。
1、本发明详细说明了激光冲击强化轴承的具体过程,解决了一直以来轴承套圈类零件激光冲击困难的问题。
2、本发明通过建模仿真,节约了试验成本,探索出一种针对轴承套圈零件的激光冲击方法,该方法明显增强了冲击效果,使得轴承表面残余压应力显著增加、机械性能明显提高。
3、本发明基于实践,充分发挥了激光冲击强化的强化性能增益效果,通过建模仿真,减少了工艺试错次数。
4、本发明步骤5中以工件轴线为转轴,冲击一个光斑后,工件向未冲击区域方向转动α度,,(R2为轴承套圈的半径)直至转完360°,保证了轴承滚道周向50%-75%搭接率(即每一圈不同光斑之间搭接率)的精确控制,使滚道表面残余应力更加均匀。
5、本发明步骤6中在进行第二圈冲击前,工件沿平行于轴承套圈端面向趋近激光源方向移动,重心移动的距离是L=R1+R2,(R1为轴承套圈滚道的半径,R2为轴承套圈的半径);然后,工件以自身的重心为转动中心(即冲击第一圈时滚道R1的圆心),以过转动中心并垂直于工件轴线和激光束所在平面的线为轴,向未冲击区域方向转动γ度()(R1为轴承套圈滚道的半径),然后工件需沿平行于轴承套圈端面远离激光源方向移动,重心移动的距离是L=R1+R2,(R1为轴承套圈滚道的半径,R2为轴承套圈的半径),实现了工件绕滚道圆弧圆心转动的效果,确保了冲击第一圈与第二圈具有相同的效果,且保证了轴承滚道轴向50%-75%搭接率(即第一圈与第二圈搭接率)的精确控制,使滚道表面残余应力更均匀。
附图说明
图1是本发明方法的冲击示意图。
图2是本发明50%搭接率示意图。
图3是本发明实例1的表面残余应力图。
图4是本发明实例2的表面残余应力图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。
一种激光冲击强化轴承套圈滚道表面的方法,包括以下步骤:
步骤一:冲击前,先获得套圈的三维模型,再建立强化的仿真模型,然后对轴承冲击过程进行数值仿真,从而确定移动距离及转动角度。
步骤二:微抛光、清洗5-10min、吹干轴承套圈、粘贴吸收层,吸收层采用型号为2100FRTV型黑胶带或铝箔或黑漆(吸收能量和防止激光烧蚀工件表面的作用),粘贴吸收层要求紧密贴合工件、无气泡、无杂质等。
步骤三:将步骤二粘贴好吸收层的轴承套圈安装在定心精度高、装夹方便的回转类零件专用夹具上,并安装夹具于KUKA机械臂法兰盘上。
步骤四:控制KUKA机器人机械臂运动至激光发射位置,在控制器全局状态下,微调机械臂X、Z方向位置,使光斑居于冲击区域;在控制器轴状态下,转动机械臂,使得激光束过滚道R1圆心,并近似垂直于冲击面,轴承套圈倾斜45°,如附图1状态1所示。调节水路机器人至预定位置,开启水泵及电磁阀,调节水压为18-21Pa,使得水冲刷在工件冲击区域,水膜厚度约为1-2mm;设置激光控制器能量为6-8J、脉宽为15-19ns(即激光功率密度为1.974GW/cm2-3.333GW/cm2),光斑大小为3.5mm×3.5mm-4mm×4mm。
步骤五:在控制器轴状态下,转动机械臂轴6(与工件轴线同轴),使工件随激光发射沿工件轴线转动,冲击一个光斑后,工件向冲击区域方向转动α度,,R2为轴承套圈的半径,(使得搭接率为50%-75%)50%搭接示意图,如附图2。
步骤六:在进行第二圈冲击前,工件需沿平行于轴承套圈端面向趋近激光源方向移动,质心移动的距离是L=R1+R2,(R1为轴承套圈滚道的半径,R2为轴承套圈的半径)。而后工件需以自身的质心为转动中心(即冲击第一圈时滚道R1的圆心),以过转动中心并垂直于工件轴线和激光束所在平面的线为轴2,向未冲击区域方向转动γ度()(R1为轴承套圈滚道的半径),然后工件需沿平行于轴承套圈端面远离激光源方向移动,重心移动的距离是L=R1+R2(R1为轴承套圈滚道的半径,R2为轴承套圈的半径);水路机器人在冲击区域冲刷出水膜,厚度为1-2㎜。至此,可开始第二圈冲击,方法与第一圈相同,冲击示意图,如附图1所示。
步骤七:冲击完轴承套圈滚道后,移动机械臂至装夹位置,取工件,揭取吸收层,并微抛5-10μm后用超声波清洗器清洗工件表面杂质、吹干。
以G13Cr4Mo4Ni4V钢轴承套圈为例,进行如下实例。
实施例1。
步骤一:冲击前,先获得套圈的三维模型,再建立强化的仿真模型,然后对轴承冲击过程进行数值仿真,从而确定移动距离及转动角度。
步骤二:微抛光、清洗10min、吹干轴承套圈、粘贴吸收层,吸收层采用型号为2100FRTV型黑胶带,粘贴黑胶带要求紧密贴合工件、无气泡、无杂质。
步骤三:将步骤二粘贴好黑胶带的轴承套圈安装在定心精度高、装夹方便的回转类零件专用夹具上,并安装夹具于KUKA机械臂法兰盘上。
步骤四:控制KUKA机器人机械臂运动至激光发射位置,在控制器全局状态下,微调机械臂X、Z方向位置,使光斑居于冲击区域;在控制器轴状态下,转动机械臂,使得激光束过滚道R1圆心,并近似垂直于冲击面,轴承套圈倾斜45°,如附图1状态1所示。调节水路机器人至预定位置,开启水泵及电磁阀,调节水压为18Pa,使得水冲刷在工件冲击区域,水膜厚度约为2mm;设置激光控制器能量为6J、脉宽为15ns(即激光功率密度为2.5GW/cm2),光斑大小为4mm×4mm。
步骤五:在控制器轴状态下,转动机械臂轴6(与工件轴线同轴),使工件随激光发射沿工件轴线转动,冲击一个光斑后,工件向冲击区域方向转动α度,(R2为轴承套圈的半径)(使得搭接率为50%),50%搭接示意图如附图2。
步骤六:在进行第二圈冲击前,工件需沿平行于轴承套圈端面向趋近激光源方向移动,质心移动的距离是L=R1+R2(R1为轴承套圈滚道的半径,R2为轴承套圈的半径)。而后工件需以自身的质心为转动中心(即冲击第一圈时滚道R1的圆心),以过转动中心并垂直于工件轴线和激光束所在平面的线为轴2,向未冲击区域方向转动γ度,然后工件需沿平行于轴承套圈端面远离激光源方向移动,重心移动的距离是L=R1+R2(R1为轴承套圈滚道的半径,R2为轴承套圈的半径);水路机器人在冲击区域冲刷出水膜,厚度为2㎜。至此,可开始第二圈冲击,方法与第一圈相同,冲击示意图,如附图1所示。
步骤七:冲击完轴承套圈滚道后,移动机械臂至装夹位置,取工件,揭取吸收层,并微抛10μm后用超声波清洗器清洗工件表面杂质、吹干。
对G13Cr4Mo4Ni4V钢轴承套圈滚道表面进行残余应力检测,结果为表面残余应力达到-760MPa,如附图3。
实施例2。
步骤一:冲击前,先获得套圈的三维模型,再建立强化的仿真模型,然后对轴承冲击过程进行数值仿真,从而确定移动距离及转动角度。
步骤二:微抛光、清洗10min、吹干轴承套圈、粘贴吸收层,吸收层采用型号为2100FRTV型黑胶带),粘贴黑胶带要求紧密贴合工件、无气泡、杂质。
步骤三:将步骤二粘贴好黑胶带的轴承套圈安装在定心精度高、装夹方便的回转类零件专用夹具上,并安装夹具于KUKA机械臂法兰盘上。
步骤四:控制KUKA机器人机械臂运动至激光发射位置,在控制器全局状态下,微调机械臂X、Z方向位置,使光斑居于冲击区域;在控制器轴状态下,转动机械臂,使得激光束过滚道R1圆心,并近似垂直于冲击面,轴承套圈倾斜45°,如附图1状态1所示。调节水路机器人至预定位置,开启水泵及电磁阀,调节水压为18Pa,使得水冲刷在工件冲击区域,水膜厚度约为2mm;设置激光控制器能量为8J、脉宽为15ns(即激光功率密度为3.333GW/cm2),光斑大小为4mm×4mm。
步骤五:在控制器轴状态下,转动机械臂轴6(与工件轴线同轴),使工件随激光发射沿工件轴线转动,冲击一个光斑后,工件向冲击区域方向转动α度,(R2为轴承套圈的半径)(使得搭接率为50%),50%搭接示意图如附图2。
步骤六:在进行第二圈冲击前,工件需沿平行于轴承套圈端面向趋近激光源方向移动,质心移动的距离是L=R1+R2(R1为轴承套圈滚道的半径,R2为轴承套圈的半径)。而后工件需以自身的质心为转动中心(即冲击第一圈时滚道R1的圆心),以过转动中心并垂直于工件轴线和激光束所在平面的线为轴2,向未冲击区域方向转动γ度,然后工件需沿平行于轴承套圈端面远离激光源方向移动,重心移动的距离是L=R1+R2(R1为轴承套圈滚道的半径,R2为轴承套圈的半径);水路机器人在冲击区域冲刷出水膜,厚度为2㎜。至此,可开始第二圈冲击,方法与第一圈相同,冲击示意图,如附图1所示。
步骤七:冲击完轴承套圈滚道后,移动机械臂至装夹位置,取工件,揭取吸收层,并微抛10μm后用超声波清洗器清洗工件表面杂质、吹干。
对G13Cr4Mo4Ni4V钢轴承套圈滚道表面进行残余应力检测,结果为表面残余应力达到-928MPa,如附图4。
对比例1。
步骤一:冲击前,先获得套圈的三维模型,再建立强化的仿真模型,然后对轴承冲击过程进行数值仿真,从而确定移动距离及转动角度。
步骤二:微抛光、清洗10min、吹干轴承套圈、粘贴吸收层,吸收层采用型号为2100FRTV型黑胶带),粘贴黑胶带要求紧密贴合工件、无气泡、杂质。
步骤三:将步骤二粘贴好黑胶带的轴承套圈安装在定心精度高、装夹方便的回转类零件专用夹具上,并安装夹具于KUKA机械臂法兰盘上。
步骤四:控制KUKA机器人机械臂运动至激光发射位置,在控制器全局状态下,微调机械臂X、Z方向位置,使光斑居于冲击区域;在控制器轴状态下,转动机械臂,使得激光束过滚道R1圆心,并近似垂直于冲击面,轴承套圈倾斜45°,如附图1状态1所示。调节水路机器人至预定位置,开启水泵及电磁阀,调节水压为18Pa,使得水冲刷在工件冲击区域,水膜厚度约为2mm;设置激光控制器能量为8J、脉宽为15ns(即激光功率密度为3.333GW/cm2),光斑大小为4mm×4mm。
步骤六:在进行第二圈冲击前,工件需沿平行于轴承套圈端面向趋近激光源方向移动,质心移动的距离是L=R1+R2(R1为轴承套圈滚道的半径,R2为轴承套圈的半径)。而后工件需以自身的质心为转动中心(即冲击第一圈时滚道R1的圆心),以过转动中心并垂直于工件轴线和激光束所在平面的线为轴2,向未冲击区域方向转动γ度,,然后工件需沿平行于轴承套圈端面远离激光源方向移动,重心移动的距离是L=R1+R2(R1为轴承套圈滚道的半径,R2为轴承套圈的半径);水路机器人在冲击区域冲刷出水膜,厚度为2㎜。至此,可开始第二圈冲击,方法与第一圈相同,冲击示意图,如附图1所示。
步骤七:冲击完轴承套圈滚道后,移动机械臂至装夹位置,取工件,揭取吸收层,并微抛10μm后用超声波清洗器清洗工件表面杂质、吹干。
对G13Cr4Mo4Ni4V钢轴承套圈滚道表面进行残余应力检测,结果为表面残余应力分区域分布,主要有-680MPa,-750MPa和-928MPa。表明采用30%搭接率冲击后,试样表面残余应力分布不均匀。
对比例2。
步骤一:冲击前,先获得套圈的三维模型,再建立强化的仿真模型,然后对轴承冲击过程进行数值仿真,从而确定移动距离及转动角度。
步骤二:微抛光、清洗10min、吹干轴承套圈、粘贴吸收层,吸收层采用型号为2100FRTV型黑胶带),粘贴黑胶带要求紧密贴合工件、无气泡、无杂质等。
步骤三:将步骤二粘贴好黑胶带的轴承套圈安装在定心精度高、装夹方便的回转类零件专用夹具上,并安装夹具于KUKA机械臂法兰盘上。
步骤四:控制KUKA机器人机械臂运动至激光发射位置,在控制器全局状态下,微调机械臂X、Z方向位置,使光斑居于冲击区域;在控制器轴状态下,转动机械臂,使得激光束过滚道R1圆心,并近似垂直于冲击面,轴承套圈倾斜45°,如附图1状态1所示。调节水路机器人至预定位置,开启水泵及电磁阀,调节水压为18Pa,使得水冲刷在工件冲击区域,水膜厚度约为2mm;设置激光控制器能量为8J、脉宽为15ns(即激光功率密度为3.333GW/cm2),光斑大小为4mm×4mm。
步骤六:在进行第二圈冲击前,工件需沿平行于轴承套圈端面向趋近激光源方向移动,质心移动的距离是L=R1+R2(R1为轴承套圈滚道的半径,R2为轴承套圈的半径)。而后工件需以自身的质心为转动中心(即冲击第一圈时滚道R1的圆心),以过转动中心并垂直于工件轴线和激光束所在平面的线为轴2,向未冲击区域方向转动γ度,,然后工件需沿平行于轴承套圈端面远离激光源方向移动,重心移动的距离是L=R1+R2(R1为轴承套圈滚道的半径,R2为轴承套圈的半径);水路机器人在冲击区域冲刷出水膜,厚度为2㎜。至此,可开始第二圈冲击,方法与第一圈相同,冲击示意图,如附图1所示。
步骤七:冲击完轴承套圈滚道后,移动机械臂至装夹位置,取工件,揭取吸收层,并微抛10μm后用超声波清洗器清洗工件表面杂质、吹干。
对G13Cr4Mo4Ni4V钢轴承套圈滚道表面进行残余应力检测,结果为表面残余应力分区域分布,主要有-800MPa、-900MPa和-928MPa。表明采用80%搭接率冲击后,试样表面残余应力分布同样不均匀。
以上所述仅为本发明的实施方式,并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进、扩展等,均包含在本发明的保护范围内。
Claims (8)
1.一种激光冲击强化轴承套圈滚道表面的方法,其特征在于,轴承内外圈滚道是失效的主要区域,激光冲击轴承内圈及外圈滚道,包括如下步骤:
步骤一:冲击前,先获得套圈的三维模型,再建立冲击过程的仿真模型,确定运动参数;
步骤二:粘贴吸收层,要求吸收层紧密贴合工件、无气泡、无杂质;
步骤三:装夹工件于回转类零件专用夹具上,并定位夹紧夹具于KUKA机械臂法兰盘上;
步骤四:控制机械臂运动轨迹,使得激光束过滚道R1圆心,并近似垂直于冲击面,轴承套圈倾斜;调节水路机器人;设置激光参数;
步骤五:机械臂轴6(即工件中心轴线,也是KUKA机器人末端轴)转动,冲击套圈边缘第一圈;
步骤六:在进行第二圈冲击前,工件移位,实现工件绕R1转动效果,调节水路,开始第二圈冲击,依次循环往复,直至滚道被冲击完成;
步骤七:去除吸收层,微抛后清洗吹干。
2.根据权利要求1所述的一种激光冲击强化轴承套圈滚道表面的方法,其特征在于,所述步骤一中,冲击前,先获得套圈的三维模型,再建立强化的仿真模型,然后对轴承冲击过程进行数值仿真,从而确定移动距离及转动角度。
3.根据权利要求1所述的一种激光冲击强化轴承套圈滚道表面的方法,其特征在于,所述步骤二中,粘贴吸收层包括微抛光、清洗5-10min、吹干轴承套圈,吸收层采用型号为2100FRTV型黑胶带。
4.根据权利要求1所述的一种激光冲击强化轴承套圈滚道表面的方法,其特征在于,所述步骤三中,夹具需定心精度高,与机械臂法兰盘能够精确配合。
5.根据权利要求1所述的一种激光冲击强化轴承套圈滚道表面的方法,其特征在于,所述步骤四中,控制KUKA机器人机械臂运动至激光发射位置,在控制器全局状态下,微调机械臂X、Z方向位置,使光斑居于待冲击区域;在控制器轴状态下,转动机械臂,使得激光束过滚道R1圆心,并近似垂直于冲击面,轴承套圈倾斜45°,调节水路机器人至预定位置,开启水泵及电磁阀,调节水压为18-21Pa,使得水冲刷在工件待冲击区域,水膜厚度约为1-2mm;设置激光控制器能量为6-8J、脉宽为15-19ns(即激光功率密度为1.974GW/cm2-3.333GW/cm2),光斑大小为3.5mm×3.5mm-4mm×4mm。
8.根据权利要求1所述的一种激光冲击强化轴承套圈滚道表面的方法,其特征在于,所述步骤七中,移动机械臂至装夹位置,取下工件,去除吸收层,微抛5-10μm后,再次置套圈于超声波清洗器内清洗5-10min,取出吹干,等待装配应用。
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CN108559835A (zh) * | 2018-03-22 | 2018-09-21 | 江苏大学 | 一种激光加工滚珠轴承外滚道的装置和方法 |
CN110093494A (zh) * | 2019-04-29 | 2019-08-06 | 中国航发北京航空材料研究院 | 一种轴承内圈的激光冲击强化方法及其装置 |
CN110257623A (zh) * | 2019-07-09 | 2019-09-20 | 中国航发北京航空材料研究院 | 一种轴承外圈的激光冲击强化方法及其装置 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2018035907A (ja) * | 2016-09-01 | 2018-03-08 | Ntn株式会社 | 車輪用軸受装置およびその製造方法 |
CN108559835A (zh) * | 2018-03-22 | 2018-09-21 | 江苏大学 | 一种激光加工滚珠轴承外滚道的装置和方法 |
CN110093494A (zh) * | 2019-04-29 | 2019-08-06 | 中国航发北京航空材料研究院 | 一种轴承内圈的激光冲击强化方法及其装置 |
CN110257623A (zh) * | 2019-07-09 | 2019-09-20 | 中国航发北京航空材料研究院 | 一种轴承外圈的激光冲击强化方法及其装置 |
Non-Patent Citations (1)
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---|
胡振耀: "激光喷丸强化GCr15轴承内圈应力与疲劳性能研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库(工程科技Ⅰ辑)》, no. 8, pages 022 - 1519 * |
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