喷丸对铝合金亚表面裂纹闭合修复的影响与试验

目的 研究喷丸修复7075-T651铝合金亚表面裂纹的愈合机理及修复效果。方法 建立材料亚表面裂纹在喷丸作用下的修复模型，运用Ansys进行数值模拟计算，并预测裂纹深度修复阈值；根据模型，利用线切割制造相应的裂纹，并对其进行喷丸修复，从残余应力、疲劳强度、微观结构等方面分析裂纹愈合的机理，并评估修复效果。结果 仿真结果表明，在弹丸直径D=0.5 mm、弹丸速度v=100 m/s时喷丸修复效果最佳，裂纹修复深度阈值为0.15mm；裂纹修复区域的表面应力为非裂纹区域的83.17%，实验结果与仿真结果相符；在修复裂纹后，试件的疲劳强度可以达到完好试样的70.32%。剧烈的喷丸冲击使裂纹亚表面材料产生较大的微观形变热，有利于组织形变，促使裂纹两侧的晶粒组织形成闭合挤压，宏观上表现为压应力下组织的紧密闭合，这种闭合起到了修复裂纹的作用，整体上属于物理性修复，但仍无法完全消除裂纹对材料的消极影响。结论 喷丸通过压力作用对亚表面材料的裂纹进行闭合修复，使材料的疲劳强度得到恢复，这对于铝合金结构件裂纹的早期修复和应急性修复具有积极作用。