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。     

喷丸成形及强化对2024HDT-T351板材疲劳特性的影响

目的获得喷丸成形及喷丸强化工艺对2024HDT-T351板材疲劳特性的影响规律。方法设计了一种不传载的含紧固件单细节结构疲劳品质试验件,各组试验件相同,变化各组的喷丸参数,进行了试验基准组、喷丸强化组和4种不同参数喷丸成形组、4种不同参数喷丸成形后喷丸强化组的疲劳试验。结果通过疲劳试验和数据处理,获得了各组的疲劳性能、细节疲劳额定值和在相应应力水平下的疲劳寿命。试验结果表明,所有组的细节疲劳额定值均高于试验基准组,其中喷丸强化试验组的疲劳性能提高了24%,喷丸成形试验组的疲劳性能提高了9%~13%,喷丸成形后喷丸强化试验组的疲劳性能提高了9%~24%。结论给出了2024HDT-T351板材喷丸成形及强化疲劳分析合金和表面处理系数B。2024HDT-T351铝合金板材经喷丸强化后、经大弹丸喷丸成形后和经大弹丸喷丸成形后喷丸强化,疲劳分析时合金和表面处理系数B可保守取1.2、1.05、1.05。     

发动机叶片喷丸强化工艺及设备的研究

为了提高发动机叶片的使用寿命,延迟裂纹的萌生,通常对其采用喷丸强化处理。本文概括了发动机叶片喷丸强化研究的意义和必要性,介绍了叶片喷丸强化的工艺参数,重点阐述了发动机叶片喷丸强化设备的研究,并对发动机叶片喷丸设备的应用做了总结。     

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.     

喷丸强化对GH4096合金表面状态和疲劳性能的影响

采用S110铸钢丸和Z300陶瓷丸对GH4096合金开展了喷丸强化试验,利用扫描电镜和三维轮廓仪分析了喷丸表面形貌,采用X射线衍射法分析了喷丸表面残余应力,采用金相显微镜和扫描电镜分析了喷丸试样的截面显微组织,并对喷丸试样进行了650℃低周疲劳试验。结果表明：随着喷丸强度的增大喷丸表面的粗糙度升高,相同喷丸强度下陶瓷丸喷丸表面的粗糙度低于铸钢丸喷丸强化的表面粗糙度。铸钢丸喷丸表面的残余压应力在-860MPa～-1000MPa之间,随着喷丸强度的增加残余压应力略有降低;陶瓷丸喷丸表面的残余压应力在-1000MPa～-1100MPa之间,随着喷丸强度的增加残余压应力略有增加。GH4096合金喷丸后表面发生塑性形变,形成弹丸坑形貌,出现晶界弯曲,产生晶格畸变,造成大量位错塞集,形成密集分布的小角度晶界,晶粒取向也随之改变。喷丸强化可提高GH4096合金650℃高温下的低周疲劳寿命,复合喷丸对疲劳寿命的提升效果最明显,相同喷丸强度下陶瓷丸的强化效果优于铸钢丸。喷丸强化后试样的疲劳裂纹多萌生于强化层之下的亚表面,喷丸强化的效果受表面粗糙度、残余应力及强化层深度等共同影响。     

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。     

喷丸强化数值仿真技术的发展与研究现状

喷丸强化是广泛应用的表面强化手段之一,可明显提高零件的疲劳寿命,有效改善零件表面完整性。数值仿真技术一直是研究喷丸强化机理、优化工艺参数的重要方法。综述了喷丸有限元建模的研究进展,分析了喷丸强化数值仿真的发展方向。指出了今后的研究重点。     

ZK60高强度镁合金喷丸强化疲劳性能实验研究

为了研究喷丸强化处理对ZK60镁合金疲劳性能的影响,采用气动式喷丸机对ZK60高强度镁合金试样进行喷丸强化,利用X射线衍射技术对喷丸处理试样表面进行残余应力测试分析,并利用扫描电镜分析了镁合金试样表面晶粒尺寸变化,对所有试样进行疲劳性能测试,分析喷丸强化对ZK60镁合金疲劳性能的影响,同时对疲劳断口进行扫描分析。实验结果表明:喷丸强化在ZK60镁合金试样表面产生了一定的残余压应力分布,且残余压应力最大值可达-198 MPa,同时,喷丸强化可使ZK60镁合金试样表面粗糙度减小,喷丸区域晶粒得到明显细化,喷丸强化使得试样表面完整性得到极大改善,从而提高了ZK60镁合金材料的疲劳性能,喷丸试样疲劳寿命相对于未处理试样最大提高了36%,疲劳裂纹源由试样表面转移到喷丸强化层以内,从而抑制了疲劳裂纹的萌生。     

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。     

喷丸强化对TC17钛合金疲劳性能的影响

采用铸钢丸对TC17钛合金材料进行了喷丸强化处理,研究了喷丸强化对表面粗糙度的影响,利用X射线应力仪分析强化层残余应力沿厚度方向分布情况,对比分析了TC17试件喷丸强化前后的疲劳性能。结果表明:喷丸对TC17钛合金表面完整性有十分大的影响,喷丸后表面粗糙度Ra由0.3μm增加至1.6μm左右;喷丸后表面残余应力在-600~-700 MPa之间,残余应力场深度达到160μm左右。喷丸可显著提高TC17钛合金的疲劳性能,与未喷丸相比,TC17钛合金喷丸后疲劳极限提高34%以上。     

高压水射流喷丸强化技术

基于组织结构和力学行为分析了高压水射流喷丸强化的机理,给出了各种射流形式喷丸强化的作用效果,提出了前混合水射流和前混合自激振荡水射流喷丸强化的新方法.研究表明,高压水射流喷丸强化技术先进、优势明显,具有广阔的应用前景.     

7A09超高强铝合金表面强化实验研究

利用气动式喷丸机对7A09超高强铝合金试样进行喷丸强化,对喷丸强化前后试样小孔两侧残余应力分布进行测试,探讨了喷丸时间对7A09铝合金疲劳寿命的影响,分析机械喷丸强化前后铝合金试样疲劳断口。结果表明,机械喷丸强化后,7A09超高强铝合金表层分布高幅值残余压应力,表层残余压应力分布显著地降低了疲劳裂纹扩展速率,疲劳寿命明显提高;通过扫描疲劳断口,发现未处理试样的疲劳裂纹源位于孔壁上表面的尖角处,而机械喷丸强化试样的裂纹源逐渐转移到强化层以内,在最终断裂区内分布大量韧窝,且韧窝形态随喷丸时间的延长而增大,并且韧窝尺寸更深,说明机械喷丸改善了最终断裂区的塑性。     

齿轮齿面喷丸强化研究现状与展望

疲劳与磨损是齿轮啮合过程中齿面的主要失效形式,严重影响齿轮的综合使用性能。喷丸强化工艺能够有效提高齿面抗疲劳和耐磨损性能,是一种重要的齿轮齿面强化方法。通过国内外文献分析可知:喷丸强化主要存在应力强化和组织强化两种强化机制。喷丸工艺参数对齿轮表面完整性影响的主要规律包括:残余压应力大小与工件硬度、强度成正比,而工件材料硬度越高,冷作硬化效果越弱;齿面粗糙度随覆盖率适当地增加而减小,随喷丸强度的提高而增大;喷丸强度、覆盖率、弹丸直径等喷丸工艺参数决定了残余奥氏体的转化量等。同时,国内外在喷丸强化工艺对齿轮接触疲劳性能、传动性能、磨削烧伤作用机理方面开展了大量研究,主要结论如下:残余压应力、硬度、晶粒细化程度的增加是齿轮接触疲劳性能提升和磨削烧伤修复的主要原因,喷丸引起的齿面粗糙度升高制约了齿轮使用性能的提升,可通过齿面抛光等精加工工艺来改善。此外,介绍了微粒喷丸、二次喷丸、振动喷丸等新型喷丸强化方法,从表面性能、环保、工程应用、疲劳性能等方面,客观评价了新型喷丸强化方法的优点与不足。最后,对齿轮齿面喷丸强化工艺进行总结,并对其发展趋势进行了展望。     

钛及钛合金喷丸强化研究进展

喷丸强化能够显著提高钛及钛合金材料的常规抗疲劳性能和微动疲劳抗力,在最佳的喷丸工艺条件下可以得到较好的性能.本文从组织强化、应力强化、残余压应力及其松弛、表面粗糙度几方面叙述了钛合金的喷丸强化机制和研究进展.最后阐述了喷丸强化对钛合金力学性能的影响研究.     

高能喷丸强化60CrMnBA弹簧钢残余应力和疲劳性能研究

利用气动式喷丸机对60CrMnBA弹簧钢进行喷丸强化处理,对喷丸强化前后试样小孔两侧残余应力分布进行测试,研究喷丸时间对60CrMnBA弹簧钢疲劳寿命的影响。结果表明,机械喷丸强化后,60CrMnBA弹簧钢表层分布高幅值残余压应力,显著降低了疲劳裂纹的扩展速率,疲劳寿命明显提高。     

复合小径喷丸强化对齿轮接触疲劳性能的影响

为研究复合小径喷丸强化对齿轮接触疲劳性能的影响，通过有限元模拟与喷丸强化试验相结合对复合小径喷丸强化效果进行分析，利用齿轮接触疲劳寿命试验验证复合小径喷丸齿轮的寿命提升效果。结果表明：相较于单次小径喷丸，复合小径喷丸能够获得更大的残余压应力，且表面粗糙度更小；随着喷丸强度和喷丸覆盖率的增大，残余压应力值均有所增大，且残余压应力最大值深度基本不变。通过喷丸强化试验，验证了喷丸有限元模型的合理性，且复合小径喷丸强化在齿轮表层引入高残余压应力和提升表面硬度的同时基本不改变粗糙度大小。齿轮接触疲劳寿命试验结果表明复合小径喷丸后齿轮副间的传动效率明显升高，疲劳寿命相当于未喷丸齿轮的2.38倍，寿命提升效果明显。     

喷丸强化DD6单晶合金低周疲劳寿命预测

目的 实现喷丸强化后DD6单晶合金低周疲劳寿命的准确预测。方法 开展了喷丸强化后DD6圆棒件低周疲劳试验,分析了喷丸强化对单晶合金疲劳寿命的影响机理。在此基础上,建立了各向异性材料喷丸强化工艺有限元模型,获取了喷丸强化所致残余应力分布与粗糙度。基于连续介质损伤力学,考虑残余应力与粗糙度对低周疲劳寿命的影响,建立了喷丸强化DD6单晶合金低周疲劳寿命预测模型。结果 喷丸强化后不同载荷下DD6单晶合金的低周疲劳寿命均得到提高,最大可提高108%;高温环境下残余应力松弛导致强化效果与试验温度成反比。喷丸强化工艺有限元模拟得到残余应力分布在试件表面深约130 μm的区域,表层残余应力为–380.16 MPa,应力集中系数为1.193,残余应力影响下的八面体Schmid应力幅值降低了10%左右。DD6低周疲劳试验结果在预测结果的2倍分散带以内。结论 喷丸强化可以有效提高DD6低周疲劳寿命,对低周疲劳寿命的影响机制为残余应力的引入与粗糙度的改变。所建立的喷丸强化单晶合金DD6低周疲劳寿命预测模型具有较好的准确性。     

喷丸强化对渗氮40Cr和30CrMo钢疲劳性能的影响

对40Cr和30CrMo钢进行渗氮、喷丸等单一强化和渗氮后喷丸的复合强化处理,测定了钢件表层的残余应力与显微硬度,采用升降法确定了1×10 7循环周次下的疲劳强度.结果表明,渗氮、喷丸和渗氮 喷丸表面强化均可提高40Cr和30CrMo钢疲劳强度,但渗氮后喷丸复合强化的效果最佳.对疲劳试样的断口分析表明,调质未表面强化试样的疲劳裂纹源于表面,而强化试样的疲劳裂纹源于强化层下的次表层.     

喷丸成形技术在民航领域的应用

本文概述了民用航空领域的喷丸成形技术的工作原理、所使用的喷丸设备、常用的喷丸成形方式;阐述了喷丸强化技术的强化机理及应用;介绍了喷丸技术在除漆、清理及跑道维护等方面的应用情况;并根据喷丸技术的最新研究动态,简要叙述了喷丸技术用于实现材料表面纳米化的进展.     

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各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。