复合喷丸对300M钢圆筒零件疲劳性能的影响

对300M钢圆筒零件进行了复合喷丸强化,测试了复合喷丸强化后300M钢圆筒零件的疲劳性能,并对疲劳断口进行了分析。结果表明,复合喷丸后圆筒零件的疲劳极限比未喷丸零件提高了480 MPa,且数据分散性得到明显改善。未喷丸零件断裂皆起源于零件表面的加工刀痕。喷丸后零件表面粗糙度得到改善,疲劳源区呈现多源特征。喷丸带来的表面残余压应力促使断裂起源于亚表面夹杂物。     

激光喷丸改善零件疲劳性能的研究现状及展望

激光喷丸能够提高零件表面硬度、增加压应力幅值及深度,延缓裂纹的萌生和扩展,已成为一种有效改善零件疲劳性能的方法。主要影响激光喷丸零件疲劳性能的因素包括激光能量、喷丸温度及重复喷丸的次数。介绍了激光能量与零件疲劳性能的关系,包括激光能量的传播、转化以及诱导产生的冲击波与零件的相互作用机理。分析了不同处理温度条件下激光喷丸零件的强化机制,并说明了激光喷丸温度与零件服役范围的关系。总结了重复喷丸次数对零件表面强化层的影响。最后从激光喷丸强化机理方面讨论了激光喷丸在改善零件疲劳性能方面的优势,并对进一步的研究方向进行了展望。     

TC4钛合金摇臂表面完整性研究

本研究采用航空发动机TC4摇臂件为研究对象,对其开展振动光饰和喷丸强化,研究对比了零件的表面毛刺、刀痕波纹、棱角倒圆、表面粗糙度、表面残余压应力水平的变化,分析了两种不同工艺对零件表面完整性的影响。结果表明:喷丸强化和振动光饰均能提高零件的表面残余压应力,且效果显著;振动光饰能有效降低零件的表面粗糙度,提高表面光度,但功效与工艺中的磨粒大小、形状和时间有关;合理的喷丸强化和振动光饰对提高零件的表面完整性有明显作用。     

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。     

铝合金7075T651高压水喷丸强化工艺试验研究

高压水喷丸强化是金属表面强化的新方法,即利用在水中的高压水射流所产生的气穴效应打击金属零件表面,从而对零件进行表面强化的工艺。基于不同的高压水喷丸强化工艺参数,对航空常用铝合金材料7075T651开展高压水喷丸强化试验,分析了强化试件的表面形貌、表面质量、表面残余应力以及强化层组织结构。结果表明,液体冲蚀过程中会产生气泡多次溃灭现象,由此产生同心圆环形强化区域;喷射压力和喷射距离是影响材料表面质量和残余应力分布的重要工艺参数;高压水喷丸强化后强化层晶体取向发生了改变,晶粒明显细化,为原始组织晶粒度的66.7%。     

微小弧度壁板零件喷丸工艺研究

以微小弧度壁板零件为研究对象,提出喷丸强化和喷丸成形同时进行的方法,解决了先喷丸成形后喷丸强化导致零件产生变形、先喷丸强化后喷丸成形导致成形困难的问题。所采用的喷丸工艺方法,适用于有喷丸强化要求并需要成形出微小弧度的壁板零件。     

典型框类零件的喷丸强化工艺优化

为解决长期以来框类零件喷丸强化要求高、加工方法困难的问题，针对典型框类零件制定了新的喷丸强化加工方法。通过分析零件数模，将零件数模各部分外表面按类型进行编号并量化，不同类型的表面按照不同的角度、喷打次数进行喷丸；之后设计喷嘴进给路径，并结合局部表面保护，对设备、夹具和辅助工具和工艺辅料进行选择，结合加工程序，设计零件保护方案。通过工艺优化，零件全部表面均能满足在适合的角度下进行喷丸，表面覆盖率100%满足图纸要求，同时大幅度提高生产效率，为后续该类零件甚至类似零件的生产加工提供了可行且有效的参照。     

金属零件表面改性的喷丸强化技术

传统的机械喷丸工艺在工业界已经得到广泛的应用。随着激光技术的发展,出现了一种新的加工工艺——激光喷丸。它们都能改善金属零件表面的机械性能,尤其是在表面产生压缩应力,使零件的抗应力腐蚀等能力大为提高,从而延长零件的疲劳寿命。由于激光喷丸具有形成的残余压应力比机械喷丸深等优势,因而强化效果更佳。     

喷丸技术的发展与研究

喷丸技术的本质是对金属材料或具备一定塑性的非金属材料的一种表面冷加工过程,是常用的表面强化工艺方法,目的是增强零件的耐磨性、抗疲劳性和耐腐蚀性。由于喷丸强化和喷丸成形设备成本低、操作简便以及加工灵活,因此在机械制造行业得到了非常广泛的应用。文章介绍了喷丸技术的发展现状及喷丸强化与喷丸成形的原理和方法,分析比较了新型喷丸技术相比传统喷丸技术的优缺点以及激光喷丸、超声喷丸、高压水喷丸和复合喷丸等新型喷丸技术的工作原理、优点和发展趋势。此外,还介绍了几种主流的喷丸仿真分析方法。文章指出目前的喷丸仿真技术大多是针对传统喷丸技术的,虽然已经十分接近实验数据,但仍然存在不小的误差,由于新型喷丸技术的出现,喷丸技术的仿真和理论研究空间也十分巨大。     

一种铁基高温合金的喷丸强化

本文研究了喷丸强化对提高一种铁基高温合金疲劳性能的作用,并着重考虑了在温度和交变应力的长期作用下由于应力弛豫而引起的强化效果的改变。实验中发现,喷丸处理显著地提高了这种铁基高温合金的疲劳强度,当存在应力集中时效果更为明显。但高温和交变应力的长期作用能够造成残余压应力的弛豫,导致强化效果的逐渐降低。用X-射线衍射仪和“弧高法”研究了不同温度下(400°、600°、700℃)的应力弛豫过程。断口分析指出喷丸处理显著地增加了试样的表面强度,延缓了裂纹沿表面的扩展速度。工作中还对喷丸后试样的高温持久强度及喷丸与未喷丸区域界面的作用进行了少量的实验。综合这些结果,作者认为当零件以疲劳为主要破坏形式时,这种合金喷丸强化的有效上限温度可达700℃;如果零件主要受到静态应力的作用,蠕变断裂是主要破坏形式时,在650℃以上就不宜采用喷丸处理。至于中温和常温区,喷丸强化对改善这种合金的疲劳性能,降低合金的缺口敏感程度,提高零件工作的可靠性都是十分有利的。     

叶片类零件表面喷丸强化工艺研究

叶片类零件表面在工作振动过程中容易出现裂纹,通过调整工艺参数,对零件进行喷丸强化。通过应力测试和试片型面尺寸检查,验证喷丸强化工艺在叶片类零件表层可引入残余应力场,增强其抗疲劳断裂的能力,提高零件的可靠性和使用寿命。     

喷丸强化对车辆传动齿轮裂纹扩展影响的研究综述

疲劳断裂是重载车辆传动齿轮的主要失效形式之一,齿轮底部疲劳裂纹的扩展将缩短车辆传动系统的服役寿命,严重时会导致车辆发生安全事故。延缓裂纹扩展的主要方法是在传动齿轮的表面引入一定大小的残余压应力。喷丸技术是一种冷加工表面强化处理工艺,该技术利用高速弹丸冲击材料表面,使零件表层产生塑性应变的同时,在表面和内部引入残余压应力,从而使裂纹闭合的能力得到强化,达到延缓裂纹扩展的强化效果。为了更好地揭示喷丸引入的残余压应力对疲劳裂纹扩展的影响,首先综述了传动齿轮表面疲劳裂纹产生的原因以及疲劳裂纹的扩展行为对重载车辆服役的影响。从强度因子、J积分以及裂纹闭合效应出发,介绍了传动齿轮表面疲劳裂纹扩展的理论以及残余压应力与疲劳裂纹扩展速率之间的关系。其次概述了目前国内外常用的新型有益于将残余拉应力转化为残余压应力的微粒子喷丸、激光喷丸、超声喷丸方法,并与传统机械喷丸技术相比较,阐述了新型喷丸表面强化技术的优缺点。此外,从数值模拟和试验结果两方面,论述了喷丸速度、喷丸角度、弹丸直径、弹丸材质和覆盖率5个工艺参数对在传动齿轮表面引入残余压应力的改善影响。最后对喷丸强化技术在传动齿轮上的多目标参数优化以及多尺度残余压应力与疲劳性能进行了展望,并结合重载车辆的使用需求,强调需要创新设计一种效率高、价格低、适用性广的喷丸技术,以进一步推动喷丸强化在延缓疲劳裂纹扩展方面的持续发展。     

[例45] 喷丸强化技术在关键零部件中的应用

正表面喷丸强化是提高机械零部件疲劳寿命和应力腐蚀抗力的关键制造工艺,具有强化效果明显、操作简便及成本低廉等优点。喷丸过程中高速弹丸流反复击打材料表面,导致其表层发生明显塑性形变,进而引入残余压应力场、产生细化组织结构及诱发残余奥氏体向马氏体转变。实用的喷丸工艺包括:强化喷丸、精整喷丸、抛光喷丸、预应力喷丸、温度喷丸及复合喷丸。利用有限元计算方法,可数值模拟零部件喷丸残余压应力及其分布,预测出合适的喷丸工艺参数。通过喷丸工艺、喷丸设备和弹丸之间的黄     

能量输入对TC4钛合金超声喷丸力学影响的仿真研究

目的 探究超声喷丸强化中影响目标强化区域冲击力分布的主要因素,验证通过改变工艺参数控制零件目标区域强化的可行性。方法 构建TC4钛合金超声喷丸强化的有限元模型,分别建立了聚合型和圆柱型两种腔室模型,以研究超声喷丸中不同腔室能量分布对冲击力分布的影响。通过改变振动头的振幅大小控制超声喷丸中能量输入,以研究能量输入大小对冲击力分布的影响。结果 针对两种腔室模型分别进行了60、80、100 μm振幅下的超声喷丸仿真。随着能量输入的增大,零件表面的冲击力大小和分布面积均有所增大。针对圆柱型腔室,进行三种能量输入下的超声喷丸试验,得到喷丸覆盖率分别为10.23%、31.23%、56.98%,验证了超声喷丸能量输入对冲击力的影响规律。在相同输入能量下,聚合型腔室对试件中部目标区域的强化效果更明显。结论 通过改变超声喷丸腔室形状和振动头振幅,可以控制零件目标区域的强化范围和强度。     

喷丸强化对TB6钛合金疲劳性能和表面完整性的影响

为了提高TB6钛合金零件的疲劳抗力,研究了喷丸强化对TB6钛合金疲劳性能的影响,并采用白光干涉仪、x射线应力测量仪、显微硬度计及扫描电子显微镜等仪器对其表面完整性进行分析,探讨喷丸强化机制。结果表明：相比未处理的试样,喷丸处理试样的旋转弯曲疲劳寿命显著提高。喷丸强度对TB6钛合金的疲劳性能影响显著,随着喷丸强度的增加,残余压应力层和硬化层深度相应增大,对疲劳性能有利;而同时表面粗糙度也在增大,局部应力集中效应会抑制疲劳性能的改善。     

渗碳齿轮齿根喷丸强化研究现状与展望

弯曲疲劳是齿轮传动中的主要失效形式,严重影响了齿轮使用性能.喷丸强化工艺是齿轮常用的表面强化方法,对提升齿根抗弯曲疲劳性能效果显著.介绍了两种典型的喷丸强化方法(气动式喷丸和离心式喷丸),分别从应用范围、加工效率、喷射原理、表面完整性等方面对其进行了比较.为揭示喷丸强化机制,概述了喷丸工艺数值模拟与工艺参数优化方法,分析了喷丸对齿根表面完整性影响机制,并阐述了表面完整性参量之间的相互作用关系.同时,阐明了齿轮喷丸后的疲劳断裂机理,包括裂纹萌生与扩展机制.在此基础上,重点论述了受喷齿轮弯曲疲劳性能的影响因素,并提出了改善齿轮疲劳强度的措施.此外,简要探讨了齿轮喷丸后,疲劳强度提升幅度问题,并归纳了受喷齿轮弯曲疲劳建模方法.最后,对齿轮齿根喷丸强化工艺进行总结,并对其发展趋势进行了展望.     

电镀前的喷丸硬化

可控喷丸硬化是一种经济的在零件表面产生压应力的方法。喷丸硬化包括用小球形钢、不锈钢、玻璃或陶瓷丸轰击金属零件表面。喷丸使零件表面产生屈服变形即下表面层产生残余压缩变形,见图1。     

喷丸强化对TC4-DT钛合金组织性能的影响

研究了喷丸强化对TC4-DT钛合金材料组织的强化效果;采用金相显微镜、扫描电镜和透射电镜分析材料喷丸强化层.分析研究了喷丸强化处理前后的显微硬度和表面粗糙度.结果表明,随喷丸强度增大,材料表面塑性变形程度增大,喷丸强化表层有大量高密度位错和变形带;硬度和粗糙度都随喷丸强度的增加而增大.     

基于正态分布的喷丸表面覆盖均匀程度与强化效率研究

目的提高喷丸表面覆盖率分布的均匀程度和强化效率。方法采用图像处理技术分析了单道次喷丸表面覆盖率在喷丸宽度方向上的分布特征,采用正态分布函数对多道次喷丸表面覆盖率分布的均匀程度以及喷丸强化效率进行了研究。结果单道次喷丸中,表面覆盖率在喷丸宽度方向上的分布近似呈正态分布。多道次喷丸中,相邻喷丸道次间距对表面覆盖率影响较大,道次间距越小,表面覆盖率越均匀,两者近似呈线性变化关系。当表面覆盖率均匀程度变化范围在0.91~0.99时,道次间距越小,喷丸强化效率越高。而且,喷丸强化效率受构件长度方向尺寸的影响,尺寸越小,不同喷丸道次间距对应的喷丸强化效率越接近。结论合理选择相邻喷丸道次间距,可在保证喷丸强化效率的基础上有效地提高表面覆盖均匀程度。     

强力喷丸对渗碳淬火零件表面质量的影响

按照风电产品的喷丸技术要求对典型的17Cr Ni Mo6钢制风电零件进行了强力喷丸。研究了强力喷丸对经渗碳淬火的风电零件硬度和晶间氧化的影响。结果表明,强力喷丸能有效消除工件表面的晶间氧化,使工件表面产生加工硬化,距表面0.3 mm的区域内硬度提高约2 HRC,但不影响工件心部性能。