表面喷丸强化技术

本文介绍了喷丸强化工艺的适用性，一些典型零件的强化效果以及该工艺技术在我国备工业部门的应用情况。讨论了喷丸强化机制中的组织强化和应力强化。     

S30432不锈钢喷丸强化工艺研究

通过喷丸工艺在S30432不锈钢管内表面成功制备了塑性变形层,研究了喷丸移动速度、喷丸压力、喷丸距离对塑性变形层组织和硬度的影响。结果显示:喷丸移动速度越大塑性变形层深度越小;喷丸压力越大塑性变形层越深;随着喷丸距离的增加,塑性变形层先增大后减小;对塑性变形层深度的影响顺序为:喷丸速度＞喷丸压力＞喷丸距离;喷丸处理后表层硬度显著提高,比基体硬度高100HV0.5。研究表明:喷丸前进移动速度1 000 mm/min、后退速度800 mm/min、喷丸压力1.26 MPa、喷丸距离9 mm时得到的S30432不锈钢组织和性能最优。     

膨胀式自应力灌浆卡箍与传统式的对比及其承载性能研究

本文把膨胀式自应力灌浆卡箍与传统式自应力灌浆卡箍进行了对比,然后对膨胀式卡箍的滑动应力经验公式和剩余承载力进行试验研究.对比管件表面喷砂状况下2种卡箍滑动应力经验公式发现,在相同预应力下(＜3 MPa范围),膨胀式卡箍的滑动应力明显大于传统式卡箍;增加测试了膨胀式卡箍管件表面喷丸状况下的滑动应力数据,拟合得到了滑动应力经验公式中的相关系数,该经验公式具有良好的准确性;试验发现膨胀式自应力灌浆卡箍在受损管件与灌浆环滑脱后仍有一定的剩余承载力,最大剩余承载力一般超过滑动承载力的70％.     

一种中间轴类零件喷丸工艺开发

喷丸工艺是零件常用的表面强化手段,也是非常重要的零件加工工艺,其原理是利用高速飞行的弹丸流撞击金属材料表面,产生不均匀的塑性变形,并且引入残余压应力场,从而提升表面的强度与零件的疲劳寿命。本文开发一种特殊中间轴在进口喷丸设备的喷丸工艺,可以使最终零件满足标准要求的覆盖率、粗糙度和喷丸强度。     

纯钛空化水喷丸表面强化及空蚀损伤

采用空化水喷丸技术对工业纯钛表面进行强化处理,研究表面强化机理及空蚀过程。通过显微硬度仪、光学显微镜对空化水喷丸后试样的表面硬度、显微组织、表面形貌和表面粗糙度进行分析。结果表明:具有密排六方结构的纯钛经过水喷丸处理后,试样表面强化层有大量的变形孪晶和次生孪晶。试样表面硬度最大可提高118HV0.2,而表面粗糙度Ra仅为2.1μm,这说明空化水喷丸对纯钛表面的强化效果显著,而且表面损伤较小。在30MPa水喷丸压力下,纯钛水喷丸最佳时间为80min,强化效果最好。水喷丸后试样的强化表面可分为A、B和C 3个区域。A区表面空蚀最严重,空蚀坑小而密集,B区和C区因受到二次射流的作用,空蚀坑具有明显的方向性。     

铝合金超声喷丸残余应力场

为定量探索喷丸工艺参数对超声喷丸后材料表层残余应力场分布和硬化程度的影响规律,采用X射线衍射法研究了撞针式超声喷丸后7055-T7751铝合金表层残余应力和半高宽的分布情况。结果表明:超声喷丸残余应力场分布深度(Zo)、最大残余压应力值(σmrs)及其深度(Zm)在一定范围内随冲击振幅(f)和撞针直径(d)的增加而增大。最佳工艺参数有两组,分别为2mm直径撞针和80%冲击振幅、3mm直径撞针和70%冲击振幅,两者使最大残余压应力分布深度提高1.31倍以上,且使材料冷作硬化层深度提高0.7mm以上,并分别将最大残余压应力值提高到喷丸前的6.8倍和8.14倍。分析认为,超声喷丸对优化材料表面残余压应力场方面效果显著,适当强度的超声喷丸能够有效提高材料疲劳极限、表面冷作硬化程度。     

喷丸工艺对7075铝合金表面粗糙度的影响

为探讨7075铝合金构件表面粗糙度与喷丸工艺参数的关系,采用ABAQUS三维有限元模拟软件建立了单个玻璃弹丸的撞击模型,在有限元分析的基础上,根据所得到的单个弹坑的几何尺寸,提出了表面粗糙度特征值Ra的理论预测模型。针对不同的弹丸直径、喷射气压、喷嘴距离以及喷丸覆盖率等喷丸工艺参数下的粗糙度值Ra进行了理论预测,并与实际7075铝合金喷丸后的表面粗糙度Ra进行了对比。结果表明,粗糙度特征值Ra随弹丸直径和喷射气压的增加而增加;Ra随覆盖率的增加呈现先增加后减少的变化趋势;喷嘴距离在一定范围内的变化对Ra几乎没有影响;Ra的预测值与实测值吻合良好,预测模型具有较高的可靠性。     

Ti-6Al-4V合金的陶瓷湿喷丸表面强化工艺（英文）

采用新型陶瓷湿喷丸强化工艺对Ti-6Al-4V合金进行表面处理,研究不同喷丸强度对Ti-6Al-4V合金微观组织、形貌及残余应力的影响,并通过拉-拉疲劳试验验证陶瓷湿喷丸的强化效果,分析喷丸前后的断裂机理。结果表明:湿喷丸后的表面粗糙度较干喷丸的低,表面粗糙度、残余应力和应力场深度均随着喷丸强度的增加而增加,最大残余应力达-895 MPa,压应力层深度约为250μm;拉-拉疲劳极限比初始的提高了12.4%。微观组织分析表明,喷丸处理后合金的表层位错密度显著增大,晶粒细化,表面形成超细晶。     

喷丸过程中的摩擦影响研究

为定性研究摩擦对喷丸过程的影响,在ABAQUS中建立了喷丸过程三维有限元模型,采用动态显示求解器对不同摩擦系数下的喷丸过程进行了数值模拟。结果表明:摩擦系数对能量转化的影响较小,最大摩擦耗散能仅为总能量的1.25%;摩擦力的存在使得最大残余压应力变大,同时使得压应力区变深;摩擦对表面残余应力的影响较为显著,且存在最优的摩擦系数,使得表面呈现最大残余压应力。     

喷丸强化处理对核电汽轮机低压叶片表面残余应力的影响

文章采用喷丸强化处理的方法对核电汽轮机低压叶片进行了表面处理,研究了喷丸强化处理对叶片表面残余应力的影响。实验结果表明：喷丸强化处理能够显著提高叶片表面的残余压应力并使残余压应力分布较均匀且不会在叶片表面形成微裂纹等有害缺陷。