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。     

弹簧表面强化处理(喷丸)的探索

本文通过对弹簧表面强化,即喷丸机理的分析,重点解剖圆柱螺旋压缩弹簧喷丸前后的应力分布情况,推导出喷丸是提高弹簧疲劳寿命的有效方法。并通过弹簧喷丸的验证试验,推荐弹簧喷丸工艺,指出弹簧喷丸能显著地提高弹簧疲劳寿命,在生产中也易于实现,是一种值得推广的有较高经济效益的新工艺。     

弹簧表面强化处理(喷丸)的探索

本文通过对弹簧表面强化,即喷丸机理的分析,重点解剖圆柱螺旋压缩弹簧喷丸前后的应力分布情况,推导出喷丸是提高弹簧疲劳寿命的有效方法。并通过弹簧喷丸的验证试验,推荐弹簧喷丸工艺,指出弹簧喷丸能显著地提高弹簧疲劳寿命,在生产中也易于实现,是一种值得推广的有较高经济效益的新工艺。     

循环系数修正的膜片弹簧疲劳寿命分析

基于有限元精确应力结果运用循环系数修正的疲劳积累理论对膜片弹簧寿命分析,并讨论工作位置对寿命影响。对膜片弹簧大端加载有限元分析,验证有限元算法精确性;对膜片弹簧疲劳测试工况应力分析,剔除预紧与松紧过程应力,运用基于应力控制的疲劳损伤理论,并用循环系数修法正对其修,对膜片弹簧疲劳寿命分析。借助Ncode Designlife平台Time Step模块,通过计算方法获得零件疲劳危险点位置,与以往实验一致,且与疲劳测试相符。精度较以往计算有较大提高,且该方法可用于所有周期性工作零件疲劳寿命预测。讨论了工作位置对膜片弹簧影响,当工作位置位于极大值点与拐点之间并尽量远离拐点时,膜片弹簧既能发挥其非线性弹性特性,又能保持较高的疲劳寿命。     

双重喷丸处理

据日本大同钢铁公司报道,日本汽车制造厂采用一种“双重喷丸处理”来提高渗碳传动齿轮和其它汽车零件的残余压应力,从面提高疲劳寿命。双重喷丸的方法是:渗碳零件首先用大直径的钢丸进行高强度的喷丸处理(“硬喷丸处理”),随后,用小钢球进行低强度的喷丸处理(细珠喷丸处理).其典型的喷丸工艺参数如下:(1)硬喷丸处理:Almen 弧高(喷丸强度)1mm;钢     

孔径对铆接连接件疲劳寿命影响的试验

基于疲劳试验研究了孔径对铆接连接件疲劳寿命的影响。分析试验件破坏形式发现,疲劳破坏存在多个疲劳源,最先发生疲劳裂纹的铆钉位置可通过比较裂纹长度和宽度判定。比较该铆钉孔孔径对应的试验件的疲劳寿命试验结果表明:在较高应力水平作用下,不同孔径对应的疲劳寿命差异较小;在较低的应力水平作用下,对于凸头铆钉铆接件,孔径在4.07~4.08 mm范围内的试验件疲劳寿命较优;对于沉头铆钉铆接件,孔径在4.07~4.10 mm范围内的试验件疲劳寿命较优。为此,建议将5/32 in的铆钉对应的孔径控制在4.07~4.10 mm范围内,通过控制孔径的方法可以达到提高铆接连接件疲劳寿命的目的。     

50CrVA钢丝晶粒超细化处理工艺及组织分析

弹簧广泛地应用于宇航、机械制造、交通运输及仪器仪表等各个行业,随着科学技术的不断发展,要求弹簧在高应力条件下工作能有高的疲劳寿命。目前国内生产的弹簧性能往往满足不了高应力的要求,而要从国外进口一些高应力弹簧。为此,我们采用三次循环快速加热方法,使材料的晶粒达到超细化来提高弹簧在高应力条件下的疲劳寿命。本文介绍了新研制的φ1.6毫米50CrVA 钢丝,经三次循环加热处理后,晶粒度达(ASTM)13～14级,性能为:σ_b=1824兆牛/米~2,ψ≥50%,扭转次数为4次,自缠良好。与同类钢的油淬火处理工艺相比,断裂强度要高196兆牛/米~2,断面收缩率要高5%左右。文中还报道了超细化处理及油淬火处理的钢丝显微组织分析结果。     

喷丸对水轮机转轮腐蚀疲劳裂纹扩展速率[da/dN]cF影响的研究

本文以水轮机转轮常用材料 ZG20SiMn 为对象,采用标准紧凑拉伸试样,研究喷丸与未喷丸试样的腐蚀疲劳裂纹扩展规律。结果表明,喷丸处理对腐蚀疲劳裂纹的应力循环初期,可显著降低[da/dN]_(cF),但随应力循环次数增加,残余应力逐渐消失,至一定程度对[da/dN]_(cF)无多大影响。分析了应力循环初期喷丸提高[da/dN]_(cF)抗力的原因。     

软轴的失效及其喷丸强化

50C2VA钢制软轴是航空用发电机和发动机扭矩传递的重要联接件。调质处理,表面加工光度▽_(70)在外场使用中曾数次出现折断事故。由此对折断软轴进行了失效分析。针对软轴折断具有低应力高循坏疲劳损伤和疲劳源于表面的特点,对软轴采用了表面喷丸强化处理。试验结果,喷丸的疲劳强度为78公斤力/毫米~2,而未喷丸的为70公斤力/毫米~2,提高了8公斤力/毫米~2.若按在同一应力水平下的疲劳寿命计算,喷丸的=2.5×10~6次,而未喷丸的=1.20×10~5次,提高了一个数量级。本文介绍了折断软轴的断口分析,喷丸工艺及其强化机制的实验结果和疲劳试验结果。     

AZ31B镁合金激光喷丸强化后疲劳裂纹扩展的数值模拟研究

激光喷丸(LSP)是一种先进的材料表面强化工艺,能有效提高零件的机械性能及其使角寿命.建立了以有限元软件ABAQUS和MSC.Fatigue为平台,面向抗疲劳制造的激光喷丸工艺有限元分析模型.结果表日月激光喷丸可以有效抑制疲劳裂纹扩展,延长疲劳寿命,喷丸次数的增加在一定程度上增大残余应力及疲劳寿命.残余应力抑制疲劳裂纹扩展的原因归结为最终断裂尺寸的增大以及裂纹扩展速度的减小.研究结果为LSP抗疲劳效果的预测提供了有效的方法,对于优化工艺参数,减少试验次数,降低成本具有指导意义.     

变截面钢板弹簧断裂分析

钢板弹簧主要是作为减震、储能零件使用，为了获得汽车行驶的安全性，应保证钢板弹簧的高强度和具有较高的使用寿命，其疲劳寿命与表面状况以及热处理过程控制联系紧密。通过对某重卡少片变截面钢板弹簧在研发过程中的断裂样件进行宏观形貌分析、显微组织扫描电镜观察、硬度测试、喷丸残余应力测试等，对其开裂原因进行了分析。结果表明，该钢板弹簧材料在热处理过程中非常容易形成上贝氏体组织，增大组织的硬脆性，加快疲劳扩展速度，在表面出现微缺陷或喷丸效果未达到预期目标时，导致钢板弹簧的疲劳寿命降低。     

喷丸强化可提高弹簧寿命

最近根据布里斯托尔静态试验弹簧联合有限公司(Associated Spring Inc., Bristol, CT.)进行的研究表明:对压缩弹簧进行适当的喷丸强化处理后,其许用应力和疲劳寿命均提高40％以上。喷丸强化后弹簧钢丝表面产生一层残余压应力,从而可改善弹簧的工作性能,延长弹簧使用寿命。喷丸强化的目的是用最大程度的压应力使金属表面获得最小的变形。在这一过程中需要控制的变量主要是喷丸时间、弹丸速度及弹丸直径。经喷丸强化处理后可大大减少由于金属表面的凹坑、刻痕、接缝等     

考虑双参数σmσa的零件疲劳寿命验算

工程机械与起重机械经常承受随机变化的工作载荷，机构的零部易于疲劳破坏，鉴于应力幅σｍ和平均应力σｍ都对材料寿命产生影响，本文在已求得零件在工作循环内的内力，应力时间历程的基础上以两维参数表示应力循环，按材料的Ｗ．Ｌ曲线，Ｓｍｉｔｈ曲线和Ｍｉｒｎｅｒ累积损伤理论进行零件的疲劳损伤有限寿命验算。     

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。     

复合材料层压板低速冲击后的拉伸疲劳性能试验研究

开展5224/CF3052平纹织物复合材料层压板低速冲击后的拉伸疲劳试验,冲击能量为1J/mm和3.4J/mm。绘制冲击能量为1J/mm时90%存活率的低周疲劳S-N曲线,分析冲击能量为3.4J/mm时最大应力变化对刚度降的影响。结果表明:层压板在低能量(3.4J/mm)冲击后具有优异的抗拉伸疲劳性能,冲击后层压板疲劳损伤不扩展(以10~6计)的应力水平超过有损静强度的90%;10~4循环—106循环刚度降随着拉伸疲劳最大应力的增大而增大。     

离合器膜片弹簧热-结构耦合疲劳寿命分析

分析了汽车离合器膜片弹簧疲劳破坏的原因,依据机械零件疲劳强度理论,综合考虑了零件尺寸、应力集中、表面加工等影响因素,修正了膜片弹簧的S-N曲线。利用有限元方法分别对膜片弹簧进行静结构和热-结构耦合变形应力分析,找到了疲劳破坏参考点的位置,并结合相应的S-N曲线,得到了参考点的疲劳寿命。仿真结果表明:膜片弹簧内径下表面与分离指过度圆弧切点处是疲劳破坏的根源;工作温度对膜片弹簧的变形应力具有重要影响,并且降低膜片弹簧的使用寿命。     

前混合水射流喷丸强化表面力学特性及疲劳寿命试验

为获得前混合水射流喷丸强化增益效果,研究前混合水射流喷丸对2A 11铝合金和45钢的表面显微硬度、表面残余压应力和疲劳寿命的影响.采用显微硬度计和X射线应力分析仪分别测定喷丸表面显微硬度和表面残余应力,利用扫描电镜观察疲劳断口形貌,获得喷丸表面显微硬度和表面残余压应力随喷丸压力、扫描速度及靶距的变化规律,指出射流喷丸可以大幅度地提高2A11铝合金和45钢的疲劳寿命,当2A11铝合金和45钢的应力振幅分别为155.7 MPa和282MPa时,喷丸试样疲劳寿命比未喷丸试样疲劳寿命分别提高25.31倍和18.56倍,且未喷丸试样疲劳裂纹萌生于试样表面,喷丸试样疲劳裂纹有的萌生于试样表面,有的萌生于试样内部,当疲劳源在试样内部时,裂纹在夹杂物处萌生.因此,前混合水射流喷丸是一种提高金属零构件疲劳寿命的有效方法.     

喷丸强化对多冲弯曲抗力的影响

本文研究喷丸时间与多次冲击弯曲抗力的关系。零部件喷丸只有接近或达到“饱和时间”,才能大幅度提高多冲抗力,起到强化效果。喷丸时间不足,将大大地降低强化效果。试验又揭示了“过饱和喷丸”并不恶化多冲抗力。通过对喷丸后试片的残余应力测定,指出残余压应力对受交变冲击应力的零件有提高冲击疲劳寿命的作用     

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.     

金属薄膜弹簧疲劳寿命预测

轻触式按键(1ight touch switch)在消费类电子产品和工业自动化中得到广泛的应用，其关键零件是金属薄膜弹簧(metal diaphragm)，疲劳破坏是其主要失效形式，预测其疲劳寿命是产品设计的重要内容之一。文中首先阐述金属薄膜弹簧工作应力仿真的模型和结果；其次给出进行疲劳试验数据处理的数理统计方法，利用概率纸和回归分析确定材料的统计分布规律，通过平移材料的S—N曲线得到相应的设计用S—N曲线；最后，通过在疲劳极限图上映射工作点应力状态，预测金属薄膜弹簧上各处的疲劳寿命，并和试验结果进行比较，二者较为符合。