超声表面滚压对7075铝合金疲劳行为的影响

为探究超声表面滚压对7075铝合金疲劳行为的影响,采用超声表面轧制技术对7075铝合金试件精加工断面进行强化.用表面显微硬度测试仪、粗糙度测量仪、金相显微镜和X射线衍射应力分析仪等设备,对样品处理前后的表面粗糙度、金相、显微硬度、断裂形态和拉伸压缩疲劳性能进行分析.结果表明:超声强化后表面粗糙度从1.019μm降至0.136μm;表面显微硬度增至123.2HV0.2;表面残余应力增加-174.4 MPa,深度为1.75 mm;表层晶粒明显细化;中值疲劳寿命提高7.39倍;存活率取99.5％时,安全寿命提高5.65倍.由于表面粗糙度显著降低及更高的表面残余压应力,样品疲劳寿命显著改善.     

表面完整性对高强度钢疲劳寿命影响的试验研究

研究了高强度钢34CrNiMo6 的加工表面完整性对弯曲疲劳寿命的影响规律。疲劳试件的加工采用不同的切削参数,对加工表面完整性相异的试件进行疲劳试验。研究结果表明:残余应力是影响试件弯曲疲劳寿命的主要因素,残余压应力可获得高疲劳寿命;当表面粗糙度Ry >10 滋m 时,表面粗糙度对疲劳寿命的影响显著;加工硬化对高强度钢疲劳寿命有不利影响,疲劳寿命随表面硬度的增加而降低;采用小刀尖半径和低进给速度可提高高强度钢的疲劳寿命。     

某转管自动机炮尾体寿命提升技术研究

炮尾体承受着射击过程中的高温以及连续瞬态强冲击载荷的恶劣工况,表面易产生疲劳裂纹并逐渐扩大,造成炮尾体断裂,引起自动炮故障。为提高炮尾体的疲劳寿命,研究了声铣复合表面改性处理方法来提高炮钢材料的表面性能。从表面粗糙度、表面硬度和疲劳寿命3个方面分别比较了传统干切削和声铣复合表面改性两种技术,结果表明声铣复合表面改性后的样品表面粗糙度为0.32μm,表面硬度相比基体硬度可以提高24%左右,炮尾体闭锁齿的疲劳寿命提高到原来的11倍以上。声铣复合表面改性技术增加了材料表面的局部残余压应力,可以使材料具有更优异的表面性能。     

超声冲击时间对SMA490BW钢焊接接头组织与性能的影响

对转向架用SMA490BW钢焊接接头表面进行10、15、20 min的超声冲击,在相同应力水平下进行接头疲劳试验,对比试件不同时长冲击后的疲劳寿命。通过金相、表面硬度、残余应力、表面粗糙度测试分析超声冲击提高SMA490BW钢焊接接头疲劳寿命的机理。结果表明：超声冲击处理可提高焊接接头表面硬度、降低表面粗糙度,并引入了残余压应力。超声冲击处理后试样的表层组织塑性变形大,晶粒被拉长、破碎,形成了塑性变形层。超声冲击处理10、15、20 min后,平均疲劳寿命分别提高了82%、342%、482%。     

自动炮击针表面性能提升技术研究

火炮在射击过程中击针受严重冲击振动及高温火药气体的冲刷，其在交变应力下产生表面疲劳裂纹，击针失效导致的火炮关键件寿命降低对火炮系统的整体性能影响重要。由于击针失效一般从表面开始，为改善其表面性能，研究了超声复合强化处理提高其表面综合性能。通过表面粗糙度、表面硬度和防腐性比较了传统加工和超声复合强化工艺。结果表明：超声复合强化处理的样件表面粗糙度为0.31μm，表面硬度相比传统加工工艺提高20%，击针寿命比传统车削工艺提高了约62%。材料表面的硬度和耐磨性能通过超声复合强化改善，性能大幅改善，使用寿命提高。     

基于粒子群算法的钛合金高速外圆磨削参数优化

采用正交试验法研究砂轮线速度、工件转速、磨削深度对磨削后TC4钛合金表面粗糙度的影响规律,并采用粒子群算法对建立的表面粗糙度数学模型进行优化,最后用工艺试验法对优化结果进行验证。结果表明:工件表面粗糙度基本随砂轮线速度的增大而减小,随工件转速、磨削深度的增大而增加;磨削深度对表面粗糙度的影响最大,砂轮线速度次之,工件转速最小;当砂轮线速度为150 m/s、工件转速为60 r/min、磨削深度为0.005 mm时,工件表面粗糙度最小,其优化值为1.444μm,与工艺试验结果(1.468μm)的误差小于5%,表明采用粒子群算法对表面粗糙度数学模型进行优化是有效的。     

基于支持向量机的热喷涂层接触疲劳寿命预测

针对热喷涂层接触疲劳寿命的预测问题,利用装备再制造技术国防科技重点实验室研制的新型接触疲劳/磨损多功能试验机(RM-1试验机),基于中心复合设计进行等离子喷涂Al₂O₃-40%TiO₂ 涂层（AT40涂层）受到接触应力、转速、涂层厚度和滑差率共同作用下的接触疲劳寿命试验,并通过扫描电镜观察涂层的失效形貌。采用3σ准则检验接触疲劳寿命试验的可靠性,将黄金分割法与信息熵理论相结合,对训练集和测试集进行划分。基于支持向量机（SVM）原理,建立综合考虑接触应力、转速、涂层厚度和滑差率的寿命预测模型。研究结果表明：在接触应力、转速、涂层厚度和滑差率共同作用下,涂层的损伤失效主要是分层失效和表面磨损;采用中心复合设计方案得到的多因素接触疲劳寿命具有可靠性;基于SVM回归理论训练的预测模型具有较高的显著性,可用于表征AT40涂层接触疲劳寿命与接触应力、转速、涂层厚度和滑差率的函数关系,为喷涂层接触疲劳寿命预测提供理论参考。     

双面研磨Si3N4圆柱滚子表面质量研究

为实现Si3N4圆柱滚子表面的精密加工,探究不同研磨工艺参数对试件表面粗糙度的影响规律.用双平面研磨进行单因子试验,通过粗糙度检测仪、扫描电镜对试件表面粗糙度、表面形貌进行分析.使用W5金刚石磨料、质量分数为3％的研磨液、研磨时间为30 min时,试件表面粗糙度为0.0433μm;而研磨速度为15 r/min时,表面粗糙度最小,为0.0359μm.双平面研磨中磨料粒度越小,试件表面粗糙度越低;研磨液的浓度、研磨时间、研磨速度对试件表面粗糙度的影响先减后增,合理采用研磨工艺参数,可得到高质量Si3N4圆柱滚子.     

残余奥氏体对空心滚动体接触疲劳的影响

采用空心圆柱滚动体进行接触疲劳试验,研究了GCr15轴承钢不同残余奥氏体含量对接触疲劳寿命的影响。结果表明,随钢中残余奥氏体量增加(2.3％～24.8％A_r),接触疲劳寿命提高。通过对不同接触周次下表面残余奥氏体量及残余应力变化的分析,研究了利用残余奥氏体组织在弯曲应力和接触应力作用下发生马氏体相交带来的体积效应,对因磨损造成的空心圆柱滚子轴承预负荷减少进行补偿的可能性。     

基于裂纹形成及扩展的火炮闩体寿命研究

某自动武器定型试验实弹射击累计523 发时,静检发现闩体出现约1 mm 深裂纹,为了 判定损伤闩体剩余寿命是否满足使用要求,应用解析与数值模拟方法,对闩体裂纹形成阶段的寿命 和扩展阶段的寿命进行了分析计算。结果表明,在常温正装药条件下,考虑闩体实际加工表面粗糙 度对疲劳寿命的影响,计算总体寿命不小于1 650 发,可满足闩体的设计要求。同时,对闩体疲劳 裂纹形成的影响因素进行了分析,根据分析计算结果,采取了减小闩体局部表面粗糙度措施,使该 火炮闩体寿命提高到1 800 发以上。     

几种柴油机零件的真空热处理

<正> 真空热处理与普通热处理比较,其最大特点是提高了零件的表面质量。因此,凡是与表面质量有关的性能如:疲劳寿命、接触疲劳寿命、表面耐磨损性能等,经真空热处理后均能得到较大的提高。我厂对几种柴油机零件进行了真空热处理试验,情况介绍如下。     

高速铣削镁合金ME20M的表面粗糙度研究

为研究高速铣削参数和铣削方式对镁合金表面质量的影响,应用均匀试验设计对MgMnRE系耐热变形镁合金ME20M进行高速铣削试验,采用回归分析法建立镁合金高速铣削的表面粗糙度预测模型。结果表明:当vc为376.991 1m/min,fz为0.08 mm/z,ap为0.3 mm,ae为0.1 mm,表面粗糙度稳定在0.8μm以内;相同切削参数下,顺铣、逆铣的表面粗糙度变化趋势一致,逆铣的表面粗糙度值较小;在高切削速度、大每齿进给量、较大的切削深度条件下,顺铣与逆铣方式形成的表面形貌均出现了规律的犁沟现象。     

基于表面裂纹萌生与扩展的疲劳寿命预测模型

为了预测表面裂纹萌生与扩展的疲劳寿命,分别对渗碳CrMn钢的光滑试样与渗氮CrNi钢的光滑、缺口试样开展超高周疲劳试验,观察试样的疲劳缺口,分析试样的S-N曲线及疲劳损伤机理。考虑应力比、疲劳缺口系数与残余应力3种因素,构建更准确的裂纹萌生寿命预测模型,并对表面失效的裂纹萌生寿命进行预测。用Israel提出的裂纹扩展寿命预测模型计算裂纹扩展寿命,再将预测的裂纹萌生与扩展寿命相结合得到总疲劳寿命。结果表明：裂纹萌生寿命预测模型的预测结果与试验结果基本一致,构建的新模型较可靠。计算的总疲劳寿命与试验疲劳寿命相比,绝大部分都小于3倍误差,寿命预测较精准。     

超声冲击对20Cr2Ni4A渗碳齿轮钢接触疲劳寿命的影响

利用ZJ-II型超声波冲击设备对20Cr2Ni4A渗碳齿轮钢进行超声冲击处理,对比研究超声冲击前后试样的接触疲劳寿命、残余应力和显微硬度随层深的变化情况。结果表明:经过超声冲击强化后,渗碳齿轮钢的接触疲劳寿命有较大幅度的提高。主要原因是晶粒细化和位错增殖抑制疲劳裂纹源的萌生,残余应力显著增加、表面硬度大幅度提高降低疲劳裂纹拓展的速率,从而使其接触疲劳性能得到显著提升。     

浮动支撑摩擦片喷丸强化工艺研究

针对浮动支撑摩擦片疲劳断裂失效的问题,开展了浮动支撑摩擦片齿部喷丸强化工艺选择和强化机理研究,创新性地提出了一种浮动摩擦片的喷丸工艺选择方法,该方法可快速筛选摩擦片的最佳喷丸强化工艺;同时利用粗糙度仪、X射线应力仪、显微硬度计等分析了喷丸强化对摩擦片齿部表面粗糙度、表面残余应力分布以及表面硬化的影响作用,探讨了喷丸强化对摩擦片齿部疲劳抗力的作用机制.台架试验结果表明:最佳喷丸工艺参数下,浮动支撑摩擦片喷丸强化处理后能够显著提高其疲劳抗力,台架疲劳断裂寿命提高了54%以上.     

18Cr2Ni4WA齿轮接触疲劳特性试验研究

针对18Cr2Ni4WA渗碳淬火齿轮接触疲劳特性试验研究情况,根据试验采用的少点组合法,介绍了试验机和试验齿轮的安装方法;并说明了应力水平确定方法;最后通过失效判据判定失效寿命得出试验点数据,根据试验数据拟合出接触疲劳S-N曲线,并对试验数据处理方法进行了说明。根据试验齿轮的点蚀形貌,结合渗碳淬火齿轮的表面硬化特性,从齿面残余应力场、油膜压力、渗碳厚度3个方面对硬齿面齿轮的点蚀成因进行探索。     

特种设备钢丝绳的应力和疲劳寿命仿真分析

为分析钢丝绳在提升工作过程中绳上的应力分布和疲劳失效情况,以某型特种设备用6× 36 WS钢丝绳为研究对象,对钢丝绳在轴向拉伸和绕滑轮弯曲状态下的应力和疲劳寿命进行了仿真研究。建立钢丝绳的有限元模型,仿真分析了其在轴向拉伸和绕滑轮弯曲状态下的应力分布情况;进行钢丝的疲劳试验,得到了钢丝疲劳寿命数据;根据钢丝疲劳数据和钢丝绳有限元分析结果,依据Miner线性累积损伤理论进行了钢丝绳的疲劳寿命仿真分析。结果表明：钢丝绳在相邻钢丝接触区域、相邻绳股接触区域以及钢丝绳与滑轮接触区域应力较大,应力越大的部位,最先发生疲劳失效,疲劳寿命越小。     

基于中心复合设计的热喷涂层接触疲劳寿命预测研究

采用中心复合设计方法,研究服役条件对超音速等离子喷AT40涂层接触疲劳寿命的影响。基于回归分析原理,利用响应曲面方法建立了综合考虑转速、接触应力和滑差率的多因素寿命预测模型,并分析了转速、接触应力和滑差率对接触疲劳寿命的综合作用。研究结果表明：不同服役条件下AT40涂层的接触疲劳寿命具有相同的寿命分布;滑差率是影响接触疲劳寿命的主要因素,接触应力是次要因素,而转速的影响不显著;接触应力和滑差率的交互作用、转速和滑差率的交互作用均对接触疲劳寿命有显著影响。模型的显著性检验结果表明,所拟合的响应曲面回归模型具有较高的显著性,可用于表征转速、接触应力和滑差率与AT40涂层滚动接触疲劳寿命的关系。     

陶瓷丸喷丸对2024HDT铝合金疲劳性能的影响

为提高2024HDT-T351新型铝合金的抗疲劳性能,采用陶瓷丸喷丸新技术研究了喷丸强度、覆盖率及表面完整性对2024HDT-T351铝合金疲劳性能的影响,利用X射线应力仪、粗糙度仪、扫描电子显微镜(SEM)、显微硬度计等,分析了喷丸强化对铝合金表面残余应力场、表面粗糙度、表面损伤及表面加工硬化的影响,以及疲劳抗力的作用机制。结果表明:在高周疲劳试验条件下,合理参数的喷丸强化处理能够有效改善铝合金的表面完整性,显著提高铝合金的疲劳抗力,而过高强度或覆盖率的喷丸处理则不利于铝合金的表面完整性,因而不能有效改善铝合金的疲劳性能;在近低周疲劳试验条件下,高交变应力使喷丸引入的表层残余压应力严重松弛,喷丸引入的不利因素(粗糙度增大和组织损伤等)与有利因素的作用彼此抵消,此时喷丸处理不能有效改善铝合金的疲劳性能。     

20CrMnTi钢碳氮共渗层深对接触疲劳性能的影响

本文用滚轮试样研究了碳氮共渗层深对20CrMnTi钢接触疲劳性能及损伤方式的影响。试验结果表明,在试验应力范围内,其损伤方式随层深增加由片状剥落向点蚀过渡,随着损伤方式的这种变化,其接触疲劳寿命增加。