喷丸残余应力对裂纹扩展疲劳寿命的影响

为了研究喷丸表面处理对试样疲劳寿命的影响,基于ABAQUS软件建立含喷丸残余应力场的四点弯曲试样有限元模型和考虑裂纹闭合效应的裂纹扩展疲劳寿命预测模型。基于该模型研究了不同应力比及不同喷丸工艺条件下的受喷与未喷试样的裂纹扩展疲劳寿命。结果表明,正应力比越大越不容易产生裂纹闭合从而寿命越短,不同应力比条件下喷丸试样的疲劳寿命均约为相同条件下未喷丸试样的2.5倍;单独喷丸强化对裂纹扩展疲劳寿命的提高作用高于喷丸成形与强化的联合作用。主要是由于喷丸强化产生的残余压应力在距离表层较近的范围大于成形与强化联合作用所产生的残余压应力,且该残余压应力对裂纹扩展疲劳寿命的提高起主导作用。通过预测结果与文献实验结果的对比,验证了本文所建模型的正确性及有效性。     

空化射流喷丸对45钢表面性能的影响

选用45钢作为研究对象,通过空化射流喷丸对其进行强化.利用microXAM型三维光学轮廓仪测量试样表面形貌,用S-3000N型扫描电镜表征试样表面的微观结构,采用71型显微硬度计测量试样截面硬度值的变化.结果表明:空化射流喷丸对45钢表面有明显的强化效果,喷射时间和射流压力对空化喷丸能力有着重要影响;空化射流喷丸强化比普通喷丸强化得到了更好的表面质量.     

喷丸对高强度变形镁合金ZK60-T5高周疲劳性能的影响

为了研究高强度变形镁合金ZK60经喷丸处理后的表面变形层微观组织结构的变化及其对高周疲劳性能的影响,首先对用半连续铸造的方法浇注的圆棒进行热挤压,挤压比为14,并对挤压棒进行T5热处理后加工成漏斗型疲劳试样,标记为ZK60-T5.然后对一部分疲劳试样进行喷丸处理,观察喷丸后试样表面变形层的微观组织变化规律,并研究喷丸处理后表面粗糙度、变形层的显微硬度和残余压应力对ZK60-T5镁合金高周疲劳性能的影响.结果表明:高强度变形镁合金ZK60-T5的最佳喷丸工艺为0.05 mmN,且经喷丸强化后,ZK60-T5镁合金表面变形层的微观组织发生了变化,疲劳强度由150 MPa提高到195 MPa,提高了30%,疲劳寿命得到显著提高,而在表面变形层残余压应力场的作用下疲劳裂纹源由表面被"驱赶"到表面强化层下.     

对40Cr钢表层硬度残余应力及接触疲劳性能的研究

研究了表面淬火、离子氮化＋表面淬火的复合热处理以及复合热处理＋喷丸处理3种表面强化处理工艺对40Cr钢的表层硬度残余应力分布以及接触疲劳性能的影响,结果表明：经过复合热处理＋喷丸工艺处理的40Cr钢可获得最高的表层硬度和残余压应力,同时也表现出最为优异的接触疲劳性能。据此提出,高的表层硬度和残余应力能够有效地抑制接触疲劳裂纹在试样表面的萌生和扩展,因而可大大提高40Cr钢的接触疲劳寿命。     

42CrMo钢超声喷丸强化模拟与实验研究

以42CrMo钢作为研究对象,利用超声喷丸工艺对42CrMo钢进行表面强化处理,并对超声喷丸过程进行有限元模拟,分析超声喷丸工艺与材料表面残余应力、显微硬度和表面形貌之间的关系。有限元模拟计算结果表明,超声喷丸冲击针头直径越小、冲击速度越大,喷丸后材料硬度越大,表面形貌越差;冲击针头直径对材料残余压应力场深度有显著影响;冲击速度对材料最大残余压应力值和残余压应力场深度有显著影响。     

喷丸强化对Al-12Si合金组织及性能的影响

为了提高Al-12Si合金在高温工况下的服役寿命,文中基于喷丸强化技术,探究了表层组织细化和压应力对材料疲劳性能的影响。采用微观表征手段对组织结构进行表征,通过X射线残余应力分析仪、显维维氏硬度仪以及常温旋弯疲劳试验机对喷丸强化后材料的表面残余应力、硬度及疲劳性能进行评价。研究结果表明:喷丸强化有效改善了初生硅的大小和圆整度,硅相平均尺寸由40μm降至30μm,圆整度由基体的1.69提高至2.09,且其对Al_7Cu_4Ni尺寸影响较大,由基体的47μm~2降至10.87μm~2,另其可在Al-12Si合金表面引入170 MPa残余压应力。喷丸强化引入的应变强化可使Al-12Si合金的硬度由117 HV提高至200 HV以上。常温旋弯疲劳实验表明,喷丸强化促使Al-12Si合金的疲劳强度提高了13%以上。     

EHL 下矿场用重载齿轮的喷丸及疲劳性能分析

弹流润滑（ＥＨＬ）条件下,石油矿场用大模数得载齿轮的承载能力得到提高,齿面接触人效与齿根弯曲疲劳断裂则成为其主要的失效形式,喷丸强化是改善齿轮表层种种缺陷的有交而简便的方法,喷丸产生的硬化层残余压力场和显微组织相变是提高齿轮接触疲劳强度的重要因素,从单齿弯曲疲劳,齿面接触疲劳,接触疲劳裂纹萌生与扩展,表层显微硬度,残余奥氏体情况,表层残余应力及亚组织结构等方面讨论了喷丸对齿轮接触疲劳性能的影响。     

球铁轧辊材料的热疲劳断裂及强化

通过试验和断口分析分析了球铁材料的热疲劳机理,研究了热轧轧辊破坏的行为和规律。对试样进行了喷丸处理,进而探讨了球铁材料的强化机制和抗疲劳技术。     

基于喷丸残余应力场的疲劳裂纹扩展数值模拟

运用有限元软件ABAQUS建立喷丸强化有限元模型,研究冲击速度、弹丸半径、弹丸材料、覆盖率对残余应力场的影响.运用疲劳分析软件Msc.Fatigue建立了疲劳裂纹扩展分析模型,将非喷丸模型和喷丸模型的应力场导入Msc.Fatigue进行疲劳裂纹的扩展分析,比较研究残余应力场对疲劳裂纹扩展的影响.喷丸强化有限元模型的模拟结果表明,适当地增加冲击速度、弹丸半径、覆盖率等喷丸参数可以明显改善残余应力场的作用效果,钢丸喷丸产生的最大残余压应力值比玻璃丸喷丸产生的大.疲劳裂纹扩展分析模型的模拟结果表明,由于喷丸残余压应力场的作用,有效地改善了材料的疲劳性能,构件的疲劳裂纹扩展寿命提高了1.3倍.     

基于喷丸残余应力场的疲劳裂纹扩展数值模拟

运用有限元软件ABAQUS建立喷丸强化有限元模型,研究冲击速度、弹丸半径、弹丸材料、覆盖率对残余应力场的影响。运用疲劳分析软件Msc.Fatigue建立了疲劳裂纹扩展分析模型,将非喷丸模型和喷丸模型的应力场导入Msc.Fatigue进行疲劳裂纹的扩展分析,比较研究残余应力场对疲劳裂纹扩展的影响。喷丸强化有限元模型的模拟结果表明,适当地增加冲击速度、弹丸半径、覆盖率等喷丸参数可以明显改善残余应力场的作用效果,钢丸喷丸产生的最大残余压应力值比玻璃丸喷丸产生的大。疲劳裂纹扩展分析模型的模拟结果表明,由于喷丸残余压应力场的作用,有效地改善了材料的疲劳性能,构件的疲劳裂纹扩展寿命提高了1.3倍。     

激光喷丸对AA2524铝合金疲劳和断裂性能的影响

为延长机身蒙皮材料服役寿命对AA2524铝合金进行激光喷丸处理,研究激光喷丸对AA2524铝合金疲劳和断裂性能的影响.对紧凑拉伸(CT)试样经不同的喷丸次数和单面/双面激光喷丸后采用显微硬度计、X射线残余应力仪和超景深显微镜进行表面完整性测量,激光喷丸后开展疲劳裂纹扩展试验(FCG)和断裂韧性实验(Kc),采用扫描电镜...     

Ti合金喷丸强化研究进展

概述了钛合金塑性变形和喷丸强化机理,同时叙述了钛合金强化层中的组织和残余应力,文中重点总结了喷丸强化对钛合金显微组织的影响,指出：喷丸形成的亚结构栅栏效应可显著提高构件的疲劳性能．     

提高电火花加工热锻模具疲劳抗力的途径

采用能较好模拟热锻模具加载条件的冲击疲劳试验方法,研究了提高电火花加工热锻模具冲击疲劳抗力的工艺途径.结果表明,采用水基工作液电火花加工,电火花加工后高温回火处理及喷丸强化等措施,都可提高试样的冲击疲劳寿命.文中用试验资料合理解释了上述结果,并提出了改善热锻模具疲劳抗力的工艺途径.     

水射流工艺对渗碳钢圆棒表层改性影响的研究

研究了后混合水射流喷丸对18CrNiMo7-6齿轮渗碳钢圆棒试样的表层改性工艺,在满足试样圆周面水射流喷丸全覆盖的条件下,采用单因素试验分别研究了圆棒试样转速、喷嘴移动速度、高压水射流泵压力和处理次数对试样材料的表面形貌、表面粗糙度、表层残余应力和硬度的影响,并分别运用超景深三维显微镜、三维表面形貌测量仪、X射线残余应力分析仪及HV-1000显微硬度计等仪器对上述结果进行测量。试验结果表明:后混合水射流喷丸时弹丸和水会对试样表层产生一定的冲蚀和磨损,改变试样表面形貌,试样表面粗糙度、表层残余应力和硬度随着试样转速和喷嘴移动速度的增加而减小,随着泵压力和冲击次数的增加而增大;当试样转速n=100 r/min,喷嘴移动速度v=50 mm/min,泵压力P=300 MPa,处理次数N=1时残余应力最大值约为-1 176. 25 MPa,硬度最大值为64 HRC,比原始试样提升了6. 7%。     

几种不同原始硬度钢的喷丸强化行为与表征

材料硬度对喷丸强化具有很大的影响。目前表征喷丸强化常用的指标有显微硬度和X射线衍射半高宽,但从二指标出发会得出一些矛盾的结果。用X射线应力分析技术可以测得材料表面的应力,如此可得出表面屈服强度。通过改变热处理条件或化学成分得到的具有不同硬度材料的试验结果,喷丸强化处理可使软状态材料表面的半高宽值显著增大,同时也使其表面屈服强度有较大幅度的提高。喷丸使硬状态材料表面的半高宽大幅度减小,却使其表面屈服强度有不同程度的提高。对于中硬度表面,喷丸对半高宽影响不大,但使多数材料的表面屈服强度下降。这说明,用当前人们经常使用的半高宽参量来推断表面的强度可能得到错误的信息。表面屈服强度指标比通常应用的半高宽指标更能反映材料表面的力学特性。     

滚子链链板的喷丸强化工艺试验研究

通过对两种链板进行喷丸强化处理，研究了不同喷丸参数对疲劳性能的影响，并根据试验研究结果提出了链板喷丸处理工艺参数的选择方案     

超声加载条件下低合金钢疲劳裂纹扩展寿命

对低合金钢q345狗骨型试样进行了超声疲劳试验,应力比R=-1,研究其在超高周区域内的疲劳寿命特性及破坏机理。试验过程中发现试样疲劳裂纹的扩展会导致试样固有频率的降低,通过有限元模态分析确定了试样断裂瞬间固有频率大小与表面裂纹尺寸的关系,经过对比发现,有限元得到的裂纹半径与断口分析测出的裂纹大小十分吻合。根据实验过程中固有频率的减少情况预测了试样超高周疲劳裂纹扩展寿命的大小,发现其占到疲劳总寿命大小的0.2%～0.5%。     

喷丸处理钢表面残余应力对接触疲劳性能影响的研究(英文)

本文阐述了20CrMnTi钢滚形试样经热处理和喷丸强化后,表面形变硬化层和残余应力对接触疲劳性能的影响。在本试验条件下,接触疲劳失效的主要形式为深层剥落和浅层剥落。表面的形变硬化层和残余压力能延缓表面裂纹的萌生,减慢裂纹的扩展速率,从而能显著地增长接触疲劳寿命。本文提出了表面残余应力及其对性能作用的物理模型。     

滚子链链板的喷丸强化工艺试验研究

通过对两种链板进行喷丸强化处理，研究了不同喷丸参数对疲劳性能的影响，并根据试验研究结果提出了链板喷丸处理工艺参数的选择方案。     

超声冲击对高锰钢辙叉组织与性能的影响

利用超声冲击技术对高锰钢辙叉试样表面进行强化处理。用维氏显微硬度仪测量分析横截面显微硬度分布,用金相显微镜和扫描电镜观察经超声冲击后的组织变化。试验结果表明:经超声冲击处理后,试样表面的显微硬度显著提高,且随冲击功率的提高逐渐增大,随距表面距离的增大而减小;试样表层经超声冲击产生高密度滑移线,随着距表面距离的增大,由多系滑移逐渐过渡到单系滑移,滑移带与基体没有明显界限;试样表面经超声冲击发生剧烈的塑性变形,冲击功率越大,塑性变形越剧烈,变形层越厚。