齿轮喷丸强化与疲劳寿命试验

本文介绍齿轮喷丸强化延长疲劳寿命的机理及喷丸工艺参数对残余应力的影响,并经上海汽车齿轮厂应用验证。     

喷丸强化提高齿轮寿命

本文叙述了喷丸强化的作用,原理与使用范围。     

表面喷丸工艺提高金属材料疲劳性能试验分析

在航空航天等领域,疲劳失效甚至占到所有零件失效的80％～90％,金属材料的表面强化技术,例如表面喷丸工艺成本较低且适用场景广泛而被工业界和研究人员关注.介绍了ZK60镁合金、Ti60钛合金以及0Cr13Ni8Mo2Al钢在喷丸处理前后疲劳寿命的对比,说明了喷丸技术对多种金属构件的疲劳性能的提升具有非常显著的效果.通过喷丸等表面强化技术可以很好地提高材料的疲劳寿命,从而避免危险事故的发生,节约经济成本.     

喷丸强化提高齿轮寿命

本文叙述了喷丸强化的作用,原理与使用范围.     

高强度钢喷丸强化处理的试验研究

喷丸强化是一种以小而硬的弹丸连续高速撞击金属零件表面而进行的一种特殊加工方法,零件通过喷丸可以大大提高材料的疲劳性能和抵抗应力腐蚀的能力。针对某型飞机上的喷丸强化零件,选取材料牌号为16Co14Ni10Cr2Mo高强度钢为研究对象,对两种厚度的试样进行不同喷丸强度的喷丸强化,对不同喷丸强度的试样进行疲劳寿命和残余应力场对比分析。     

喷丸与激光喷丸强化高强度钢对比试验

为了考察和对比喷丸(SP)和激光喷丸(LSP)2种表面强化技术对金属零件的强化效果,以30CrMnSiNi2A钢为试样,进行喷丸和激光喷丸强化处理试验。试验结果显示,2种强化试样的残余压应力和硬度都有较大的提高。分别测定了喷丸强化和激光喷丸强化试样在同一应力水平下的疲劳寿命,并运用扫描电镜分析了两者的疲劳断口。试验结果表明,激光喷丸强化试样中值疲劳寿命是喷丸强化试样的1.11~2.75倍,激光喷丸强化比喷丸强化在提高金属零件表面性能方面的效果更佳。     

喷丸强化技术对弹簧疲劳寿命的影响

本文从喷丸对弹簧疲劳寿命影响的机理进行了从试验到理论的论述，从各个角度分析了喷丸的作用，并介绍了试验方法。     

喷丸强化对2024铝合金疲劳性能的影响分析

以2024铝合金材料为研究对象,开展了表面喷丸处理对材料疲劳性能的影响研究。采用试验方法对比分析了2024铝合金试件在喷丸强化前后的疲劳性能。在此基础上采用ABAQUS有限元软件模拟分析了喷丸强化后试件的残余应力分布规律。两组疲劳试验数据对比分析表明:喷丸强化后2024铝合金材料的疲劳寿命可以提高(1.53~2.55)倍。有限元分析结果表明:喷丸强化在材料表层引入了残余压应力,从而提高了材料的疲劳性能。分析结果为定量研究喷丸强化对材料疲劳性能的影响提供了参考。     

喷丸对TC4钛合金残余压应力场及疲劳寿命的影响

研究了不同弹丸及喷丸参数对喷丸后TC4钛合金表面形貌、表面塑性变形程度、残余压应力场和疲劳寿命的影响。结果表明:与铸钢弹丸相比,陶瓷弹丸喷丸强化后TC4钛合金表面的起伏程度变化不大,但能有效地覆盖加工刀痕;随喷丸压力增大和喷丸时间延长,试样表面的累积塑性变形先快速增大后趋于饱和;当喷丸压力达到0.25 MPa、铸钢弹丸喷丸时间大于40 s或陶瓷弹丸喷丸时间大于80 s时,最大残余压应力可达到610 MPa,残余压应力场深度超过250μm;两种弹丸喷丸强化后,TC4钛合金的疲劳寿命分别可提高10倍和20倍以上。     

后混合水射流喷丸强化装置设计

以后混合高压水射流技术为基础,结合传统喷丸强化工艺,设计了可实现喷丸全覆盖率的四轴三联动喷头运动式龙门结构的后混合水射流喷丸强化装置,并首次设计了提高受喷零部件定位精度的激光工件定位装置。为后混合水射流喷丸强化技术的深入研究及工业推广奠定了基础。     

水射流喷丸强化残余应力场的有限元模拟

针对水射流的高湍动特性与受喷靶体材料复杂的弹塑性形变行为,提供一种水射流喷丸强化残余应力场的有限元分析方法.基于准静态压力分布和非线性轴对称面分布载荷,采用多线性各向同性强化的Mises率不相关弹塑性模型,应用Prandtl-Reuss塑性增量理论及增量初应力法,利用线性斜坡载荷加载制度,运用ANSYS有限元软件模拟不同压力作用下水射流喷丸在2A11铝合金材料表层产生的残余应力场,获得残余应力场的分布规律及残余应力沿层深和径向的变化规律,指出残余应力沿层深分为残余压应力区和残余拉应力区,沿径向分为第Ⅰ残余压应力区、残余拉应力区和第Ⅱ残余压应力区,得到表面残余压应力、表层最大残余压应力、残余压应力层深度随着喷丸压力的增加而增大.为验证有限元模拟的正确性,对喷丸表面残余压应力进行试验验证,结果表明,有限元法计算的表面残余压应力值与试验数据近似吻合.     

钢丝绳的受力特性及弯曲疲劳寿命分析

钢丝绳是起重设备的重要部件,在工程设备中应用广泛,然而对其受力特性及疲劳寿命的深入研究较少。分析了钢丝绳的受力特性,基于起重机的载荷状态级别及载荷谱系数,考虑钢丝绳的反向弯曲等因素,对钢丝绳的弯曲疲劳寿命进行了探讨,并给出了提高钢丝绳疲劳寿命的措施。     

高温合金激光冲击强化数值模拟及其疲劳寿命预测

建立了激光冲击强化宏观有限元数值模型和细观参量演化数值模型,提出了激光冲击强化三维多尺度模拟方法,分析了激光冲击强化后Inconel 718高温合金残余应力、位错密度、晶粒尺寸的分布规律;考虑激光冲击强化所致残余应力和晶粒细化对疲劳寿命的影响,对Sines疲劳寿命准则进行修正,并进行了试验验证.结果表明:模拟得到试样表面光斑冲击范围内形成了不小于550 MPa的残余压应力,表层区域存在明显的位错增殖,局部晶粒尺寸可细化25％左右,模拟结果与试验结果基本吻合;采用修正Sines准则预测得到的疲劳寿命在3倍分散带内,说明该模型能够较好地预测激光冲击强化后Inconel 718高温合金的疲劳寿命.     

前混合磨料射流喷嘴内流的数值模拟研究

基于多相流动的拉格朗日离散相模型，应用FLUENT软件对前混合磨料射流出口带圆柱段的圆锥收敛形喷嘴内部等温、不可压缩、稳态、液固湍流进行了数值模拟。连续相采用三维不可压缩稳态雷诺时均N-S方程，湍流模型采用标准的肛￡模型，代数方程组采用分离解方法，通过SIMPLE算法求解压力速度耦合；离散相采用拉格朗日方法追踪颗粒运动轨迹；收敛残差为10^-4。给出了颗粒初始位置对颗粒的运动速度和运动轨迹的影响规律，数值模拟结果对前混合磨料射流喷嘴的优化设计和工程应用具有很好的指导意义和参考价值。     

喷砂工艺对双金属带锯条锯切性能和疲劳寿命的影响

用快速高压喷砂和慢速低压喷砂两种喷砂工艺对双金属带锯条进行处理,通过锯切GCr15和空转疲劳测试,分别对比两种工艺处理后带锯条的锯切寿命和疲劳寿命。通过影像测量仪和扫描电镜观察带锯条锯刃和锯条体表面形貌,通过X射线衍射检测带锯条锯条体表面的残余应力。结果表明:与快速高压喷砂相比,慢速低压喷砂能够优化锯齿齿尖形貌,减少锯切过程中的崩刃,从而提高带锯条的锯切性能;同时还能增加锯条体表面残余压应力,并使表面形貌均匀,从而提高带锯条的疲劳寿命。     

强化预拉对链条疲劳寿命的影响

强化预拉是一种经济有效且易于实现的链条强化措施,能较大幅度地提高链条的疲劳强度,可以替代普通预拉,而普通预拉则不能实现强化预拉的功能。链条在实际制造过程中,为了保证在正常使用时不产生因静强度影响而发生早期的断裂,失效必须对链条进行预拉;而预拉工艺应根据链条使用工况的不同,有针对性地进行工艺试验验证,选择科学、合理的预拉载荷和预拉时间。     

磨料水射流喷丸对渗碳GDL-1钢表面性能及残余应力场热松弛行为研究

采用后混合磨料水射流喷丸对经渗碳风冷后的GDL-1钢进行表面强化与改性,通过激光共聚焦显微镜,扫描电镜,透射电镜,显微硬度仪,X射线应力衍射仪分析不同压力水喷后试样表面粗糙度、组织、硬度和残余应力等的变化规律,并研究300 MPa水喷处理后不同保温温度和保温时间残余应力场的热松弛行为。结果表明：随着水压的增加,表面粗糙度增大、残留奥氏体转变量增多、硬度提高幅度变大,水喷后,晶粒和组织得到明显细化,并且在表层形成一定深度的残余压应力场。残余应力的热松弛主要受保温时间和温度的影响,在100℃和300℃时,残余应力的热松弛受回复过程控制,500℃时,残余应力热松弛受回复和再结晶过程控制。表面残余应力在回复过程中存在两个阶段,初始阶段应力松弛速度快,以点缺陷回复为主,后一阶段松弛速率慢,以位错回复为主,并进一步研究指出Zener-Wert-Avrami方程并不适合描述整个回复过程。     

前混合磨料水射流系统流化器密封套筒的选材

为了保证流化器高压切换阀的正常工作,需要加工与其相配套的密封套筒,以起到保证系统压力恒定不变,在高压下平稳切换磨料罐的作用。为选择合适的密封套筒材料,确保流化器切换阀的密封性和耐磨性,分别在干摩擦、水润滑和油润滑条件下对含不同质量分数短玻璃纤维的复合尼龙材料进行了摩擦学试验。结果表明,在油润滑条件下,含玻璃纤维33%左右的尼龙复合材料具有最佳的抗磨性和较小的摩擦阻力。并根据制备的复合材料,成功研制出符合系统要求的密封套筒。