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。     

机械零件的光饰工艺及应用

振动光饰工艺是一项用途很广的表面处理方法，主要介绍机械零件的振动光饰工艺、光饰磨削量，以及轴承、汽车、仪器、仪表、纺机、电镀等行业应用该项工艺的一些实例。     

TC17钛合金叶片制造过程的表面完整性研究

采用多种最终加工工序组合,在TC17钛合金叶片表面引入不同表面完整性状态,研究最终加工工序对叶片表面形貌、平均粗糙度、残余应力的影响。结果表明:仅振动光饰处理后,表面平均粗糙度在0.2μm以下,表面残留有磨料运动痕迹,残余应力影响层深度约为30~40μm,表面残余应力仅-200 MPa左右;不进行振动光饰处理时,陶瓷丸喷丸比玻璃丸喷丸后叶片表面粗糙度更佳,喷丸后叶片表面Kurtosis值接近3,本研究中残余应力影响层深度约为100μm,表面残余应力在-750~-850 MPa之间;喷丸后进行振动光饰可消除叶片表面的喷丸弹坑,平均粗糙度减小到0.2μm以下,残余应力影响层深度与未经振动光饰处理的相当,表面残余应力变化小。当加工痕迹被喷丸消除时,叶片表面Kurtosis值接近3,这说明弹坑底部圆滑,因此认为Kurtosis值可作为表征喷丸表面的特征粗糙度参数。     

表面处理对热障涂层寿命及失效机理的影响研究

采用真空电弧离子镀和电子束物理气相沉积技术在高温合金DZ125上沉积NiCrAlYSi金属粘结层和YSZ陶瓷面层。研究了抛光、振动光饰、砂纸打磨及吹砂四种不同的表面处理方法对金属粘结层表面微观结构和界面状态的影响。实验结果表明,四种表面处理方法都改善了金属粘结层表面结构,降低了表面粗糙度。进一步探讨了表面处理对涂层结合强度的作用,结果表明经过表面处理后的样品结合强度都得到了提高。并分析了不同表面处理方法对涂层寿命的影响,最终明确了热障涂层失效机理。     

表面处理对热障涂层寿命及失效机理的影响

采用真空电弧离子镀和电子束物理气相沉积技术在高温合金DZ125上沉积NiCrAlYSi金属粘结层和YSZ陶瓷面层。研究了抛光、振动光饰、砂纸打磨及吹砂4种不同的表面处理方法对金属粘结层表面微观结构和界面状态的影响。结果表明,4种表面处理方法都改善了金属粘结层表面结构,降低了表面粗糙度。进一步探讨了表面处理对涂层结合强度的作用。结果表明,经过表面处理后的样品结合强度都得到了提高。并分析了不同表面处理方法对涂层寿命的影响,最终明确了热障涂层失效机理。     

镍基高温铸造合金表面渗铝层强化工艺研究

利用振动光饰强化方法实现了镍基高温铸造合金表面渗铝层的强化,研究了两个工艺对其力学性能与组织的影响。结果表明:试样渗铝层都包含Ni Cr以及Ni Al两类物相,经过水喷砂处理以及水喷砂处理+振动光饰处理的试样晶粒出现细化,且衍射峰往低角度方向出现偏移。经过渗铝+水喷砂处理+振动光饰强化处理后,试样表面残余压应力为515 MPa,最大残余应力出现在离表层0.1 mm的深度位置;随着深度增加,残余压应力值不断减小。通过渗铝+水喷砂处理+振动光饰表面强化处理,试样的疲劳寿命可以达到16.64×105h,是渗铝试样的4.5倍,利用振动光饰强化使材料疲劳性能显著提升。     

粘结层表面处理对热障涂层残余应力及热冲击寿命的影响

采用真空电弧离子镀技术在二代单晶高温合金DD32表面制备NiCoCrAlYHf（HY5）金属粘结层,通过振动光饰、吹砂及振动光饰和吹砂3种不同的表面处理方法改变粘结层表面状态,利用电子束物理气相沉积（EB-PVD）技术制备氧化钇部分稳定氧化锆（7~8YSZ）陶瓷层。借助扫描电子显微镜（SEM）、电子探针（EPMA）、光激发荧光压电光谱（PLPS）等分析手段,研究1100 ℃热冲击过程中热障涂层界面结构、成分及残余应力的演变。结果表明:表面处理能够改善粘结层表面形貌,其对TGO层残余应力大小及热冲击寿命存在影响;未处理试样应力水平高于经过表面处理的热障涂层试样,并且随着热冲击次数的增加未处理试样残余应力涨幅更大;经过表面处理后试样热冲击寿命提高,其中经过振动光饰处理的试样提升最为显著;粘结层表面吹砂处理会造成砂粒进入粘结层表层某些部位,TGO层局部过度生长,造成应力集中,从而涂层寿命低于振动光饰处理试样。     

喷丸结合振动光整加工工艺对钛合金疲劳性能的影响

目的提高钛合金的疲劳性能。方法采用喷丸结合振动光整加工工艺对TC4钛合金进行了表面加工处理。对未加工试样、经过喷丸处理后的试样和经过喷丸与振动光整加工工艺处理后的试样,分别进行了表面粗糙度、表面层残余应力测试,并对三种状态下的试样进行了旋转弯曲疲劳试验。对比了不同工艺处理后试样的表面粗糙度、表层残余应力及疲劳强度。结果与喷丸工艺相比,采用喷丸结合振动光整加工工艺对试样进行处理后,试样的表面残余压应力值提高了39 MPa,残余压应力峰值、残余压应力层的厚度略有降低。喷丸结合振动光整加工工艺在不明显改变试样残余压应力场的条件下,使试样的表面粗糙度得到大幅降低。疲劳试验结果表明,喷丸工艺使TC4钛合金的疲劳强度提高了16.3%,喷丸结合振动光整加工工艺使TC4的疲劳强度提高了23.8%,比喷丸后TC4钛合金的疲劳强度高出7.5%。结论在喷丸工艺的基础上,喷丸结合振动光整加工工艺通过改善TC4钛合金的表面完整性,使TC4钛合金的疲劳强度得到进一步提高。     

锁边器前支板弯曲模

SS51型三线锁边器是本厂产品之一,它可以直接装在普通缝纫机上使用,装卸非常方便。为了节省制造成本,减轻重量,锁边器上百分之八十五以上的零组件采用冷冲压工艺方法制成成品,不再进行机械加工。前支板是锁边器上的主要冲压件之一,其几何形状及主要尺寸如图1所示。该零件的主要工艺方法是冲压,其工艺过程是:下条料一复合冲裁(落料、冲孔复合进行)—弯曲—表面处理(发蓝或镀锌)。整个生产过程不进行任何机械加工,只在复合冲裁工序后进行振动光饰去毛刺,所以生产效率较高。本文主要介绍弯曲工序弯曲模的设计及其特点。     

振动抛光磨块的制备方法及性能试验研究

振动抛光磨块是一种适用于金属和非金属复杂型面零件再加工的磨具，振动抛光将零件和抛光用磨块按一定比例放入光饰设备容器中，配以乳化液等进行光整加工。由于振动光饰机容器的周期性螺旋振动（或无规则振动）或离心式抛光机外容器的转动，加工零件与抛光磨块相互运动，形成磨块对零件表面的强力研磨作用，研磨抛光可达到去毛刺、去氧化皮、去飞边、形成倒角和光整加工等目的。本文阐述了不同形状、规格和性能磨块的研制，并对该系列磨块在单向垂直振动台上进行了磨削抛光性能试验。     

振动光整对提高TC17钛合金喷丸表面完整性影响的研究

为提高TC17钛合金零件服役性能,研究了振动光整对TC17钛合金喷丸表面完整性以及疲劳性能的影响。利用X射线应力仪、粗糙度仪、表面形貌仪研究了振动光整与喷丸复合处理对TC17钛合金表面残余应力、表面粗糙度及表面形貌的影响;利用旋转弯曲疲劳实验机研究了振动光整与喷丸复合处理对疲劳性能的影响。结果表明,合理的振动光整与喷丸复合处理能提高TC17钛合金的疲劳性能,同时获得良好的表面完整性;经复合处理后,试样的疲劳极限与未处理试样相比可提高12.2%,试样的表面粗糙度与喷丸试样相比由Ra1.0μm降至Ra0.2μm。     

高效光饰加工技术在航空发动机典型零件加工中的应用

光饰加工作为改善工件表面质量的最终工艺,因其抛光效率高、加工质量好等优点,逐渐在航空发动机零部件的加工中得到广泛应用。本文在概述光饰加工基本原理的基础上,全面分析了高效光饰加工技术所需的光饰机、磨块和光饰剂等方面的研究成果,并简要阐述了高效光饰加工技术在航空发动机叶片、盘、轴、机匣等典型零件加工中的应用情况。      

振动抛光弹簧片和扳手取得好效果

振动抛光是一种表面光饰加工和去除毛刺的方法,近几十年来,得到了不断更新和完善。由于振动抛光具有批量加工效果好,生产效率高、加工范围广等特点,在国内外已引起广泛的重视,一些发达国家,诸如:英国、日本、荷兰、美国等,在振动光饰工艺的研究和应用方面已取得了很大的进展,各种类型的抛光精饰机床不断地研制出来,其自动化程度越     

超声振动车削表面的波谱分析

本文提出采用三波段波谱对比法研究车削表面问题。通过对超声振动车削和普通车削表面的对此分析得出:振动车削之所以能够大幅度降低表面粗糙度,其原因在于它对一些主要影响因素均有减轻作用。这一特点决定了加工工艺在有色金属、软金属,以及只能低速车削的零件加工中,具有特殊的意义。本文还为进一步提高振动车削效果提出了相应的措施。     

细长轴车削表面粗糙度实验与分析

为了明确加工状态及切削参数对细长轴类零件切削表面粗糙度的影响规律，通过刀具切削刃与工件表面形貌的几何映射关系，推导轴向截面的轮廓曲线方程，得出不同切削参数下的理论表面粗糙度值；对比分析不同加工状态、切削参数下细长轴切削表面粗糙度数据。结果表明：稳定切削时，细长轴工件的振动以主轴转频及其倍频为主，加工表面粗糙度受进给量影响最大，粗糙度随进给量的增大而增大，工件刚度较大时理论粗糙度与实测结果误差较小；当颤振发生时，工件振动信号中出现与其固有频率接近的高频振动成分，此时粗糙度理论预测结果与实测结果误差较大。理论模型中应充分融合工艺系统的振动信息，可进一步提高预测模型的精度与适用范围。     

表面完整性研究现状及发展趋势

疲劳失效是金属结构失效的重要形式之一,提高零件疲劳性能可以有效增加结构使用寿命。对于低周和高周疲劳,绝大多数疲劳裂纹萌生于零件表面。因此,表面完整性对金属材料疲劳行为有重要影响。简述了表面完整性的内涵,指出表面完整性不仅包括如粗糙度、波纹度、表面裂纹等的表面形貌特征,也包含如加工之后零件表面的残余应力、塑性变形、组织形貌等物理化学变化特征。总结了表面完整性工艺的研究现状,说明机械铣削、电火花线切割、磨削、喷丸强化、光饰等加工工艺对表面完整性的影响。综述了表面完整性表征模型的建立,指出各表面完整性特征参数对表面完整性影响的比重。分析了国内表面完整性发展趋势,指出表面完整性工艺研究与表面完整性表征模型相互促进的作用,提出表面完整性工艺与表面完整性表征模型的交叉研究。最后,对提高表面完整性及建立影响表面完整性的参数模型提出了建议。     

高性能零件滚磨光整加工的研究进展

通过分析高性能零件的需求、滚磨光整加工的优势和应用范围,拓展了滚磨光整加工的内涵,从离散元模拟、微观作用测试分析、新型加工介质研发、实验研究以及典型零件的滚磨光整加工效果等方面,对滚磨光整加工工艺的国内外研究现状进行了分析。使用不同类型的滚磨光整加工工艺对高性能零件光整加工后,毛刺等缺陷去除,棱边倒圆均匀,表面纹理细化,光泽度等感官质量好。表面粗糙度Ra等级提高2级左右,表面应力状态大幅改善,残余压应力明显增加,表面完整性多项指标综合改善,抗疲劳、耐腐蚀等使用性能和使用寿命得到有效提高。通过颗粒流场的创成与调控,可以为高性能零件光整加工工艺方案及参数优化提供理论依据,有效推进下一代滚磨光整加工技术的发展,满足高性能零件的光整需求。最后,从研究分析方法、加工介质研发、新型及复合加工方式等方面进行了思考。     

超声振动车削光整技术研究

探讨了超声车削光整加工中各工艺参数对工件表面粗糙度的影响,利用田口试验方法分析了各水平因素与试验指标之间的关系并研究了最佳的加工工艺参数组合。实验结果表明,附加超声振动进行车削加工的光整效果明显优于不加超声振动进行光整加工的效果。未附加超声振动时,对表面粗糙度影响最大的因素是转速,影响最小的是进给量。附加超声振动时,对工件表面粗糙度影响最大的因素是转速,影响最小的是压深。     

制造冲裁模的先进工艺

使用电加工设备和计算机技术制造模具和零件的高效工艺已研制成功并加以推广应用。这种工艺可保证零件的高精度和高质量,模具寿命和加工过程的生产效率。此工艺的基础是利用工具电极低温等离子体放电加工金属的原理。精冲工艺作为经济的工艺过程愈来愈广泛用于板材冲压加工,它能创造尺寸形状精确,并带有镜面般断面的零件(精度0.05mm,粗糙度Ra=0.63μm)。精冲加工可制造带有基     

电解研磨复合加工技术在孔后处理中的应用

电解研磨复合加工方法是把电解加工和研磨加工结合起来，利用中性电解液通以适当的电流，在磨料研磨和电解溶解共同作用下，对零件进行快速、高效的精密加工。把这一加工技术运用于孔后处理中，对该技术的工艺原理、表面粗糙度的影响因素、加工精度及金刚石磨头的使用寿命等方面进行了研究分析。试验结果表明，该技术能有效去除孔加工后的变质层（如再铸层等），降低表面粗糙度值，降低或消除残余应力，提高表面质量。