浅谈金属的喷丸强化

一、喷丸强化原理喷丸强化过程就是将高速运动的弹丸流连续向金属零件表面喷射的过程,弹丸流的喷射如同无数小锤向金属表面锤击,使得金属表面层产生极为强烈的塑性形变,从而产生了冷作硬化层,此层称为表面强化层。从应力状态来看强化层内形成较高的残余压应力;从组织结构来看强化层内形成了更加细小的亚晶粒组织。二、喷丸强化对金属材料性能的影响喷丸强化层深度约为0.07～0.5毫米。     

浅谈金属的喷丸强化

<正> 一、喷丸强化原理喷丸强化过程就是将高速运动的弹丸流连续向金属零件表面喷射的过程,弹丸流的喷射如同无数小锤向金属表面锤击,使得金属表面层产生极为强烈的塑性形变,从而产生了冷作硬化层,此层称为表面强化层。从应力状态来看强化层内形成较高的残余压应力;从组织结构来看强化层内形成了更加细小的亚晶粒组织。     

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。     

USP强化工艺对金属材料表面性能影响研究

采用有限元方法,建立单弹丸有限元模型,对超声喷丸(USP)强化工艺过程进行数值模拟。运用控制变量法,研究弹丸速度、喷射角度对金属表面性能的影响。根据有限元分析结果,绘制应力随层深的关系曲线,求得最大残余应力数值,探索单弹丸的超声喷丸强化工艺的最佳工艺参数。     

喷丸齿轮残余应力数值分析与仿真

对比齿轮表层经喷丸处理和未喷丸处理效果,运用X射线应力测定仪进行齿轮表面残余应力测试实验,分析喷丸强化与齿轮表面残余应力之间的关系;基于有限元方法开展齿轮喷丸残余应力场数值模拟分析与仿真,建立基础撞击简化模型,分析揭示喷丸强化处理后齿面表层应力分布规律;讨论弹丸速度和直径大小对表面残余压应力变化的影响,相关结论对于工程实践具有一定的指导意义和参考价值。     

喷丸工艺对18Cr2Ni4WA钢残余应力影响的有限元模拟

采用ANSYS/LS-DYNA有限元软件模拟了在不同弹丸速度和半径下喷丸强化后18Cr2Ni4WA钢的表层残余应力分布,并进行了试验验证。结果表明:18Cr2Ni4WA钢表层中最大残余压应力随着弹丸速度或弹丸半径的增加均先增大后减小,当弹丸速度为120m·s-1、弹丸半径为0.6mm时喷丸强化效果较佳;喷丸后钢表层残余应力分布的模拟结果和试验结果相吻合,证明了模型的准确性。     

前混合水射流多弹丸喷丸模型及残余应力场的数值模拟

针对前混合水射流的液固湍动特性与喷丸过程多重非线性耦合作用行为,提供一种射流喷丸强化残余应力场的有限元分析法。采用液固两相流动理论与计算流体动力学方法分析喷嘴内流特性,建立射流多弹丸喷丸模型;基于弹丸速度冲击载荷加载制度,利用多线性各向同性强化弹塑性模型,应用动态接触对称罚函数法,运用ABAQUS软件模拟不同弹丸数量作用下射流喷丸在45钢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深度的变化规律;得出射流喷嘴内流呈均质流流型,不同弹丸数量射流喷丸在材料表层产生的径向残余应力沿深度的变化规律相同,但在材料表面产生的径向残余压应力值受喷丸模型影响较大,对弹丸分三层排列、相邻弹丸之间径向和周向中心距离均为弹丸半径的多弹丸喷丸模型,数值模拟获得的表面径向残余压应力值与射流喷丸试验数据基本吻合。     

陶瓷弹丸喷丸强化工艺与质量控制在起落架制造技术中的应用研究

在国内外陶瓷弹丸喷丸强化技术应用的基础上,结合某型飞机起落架的研制生产,通过不同材料的产品,用不同规格的陶瓷、铸钢弹丸喷丸进行对比试验,找出了喷丸强化对材料表面产生残余压应力的变化规律,以及强化效果与喷丸前表面状态的关系。从而优化了飞机起落架陶瓷弹丸喷丸的工艺参数,保证了过程质量受控,提高了产品寿命。     

金属材料喷丸强化有限元模型的演变及展望

喷丸强化工艺是将金属或非金属弹丸高速撞击金属构件,使构件表面产生弹塑性变形的过程,这些变形在材料表层产生具有一定厚度的残余压应力层和组织强化层,从而使得构件材料表面得到强化,并最终显著提高构件的疲劳强度。介绍了喷丸强化工艺的基本原理、特点和相关工艺参数,对有限元分析模型:包括弹丸数量、弹丸分布规律和靶材模型的简化程度等几个方面的演变情况进行了分类归纳和比较,总结了喷丸强化工艺参数对残余应力场的影响规律,对未来喷丸强化机理的研究工作进行了展望。     

圆柱螺旋弹簧的喷丸强化研究

本文对弹簧喷丸强化后的表面残余应力及其在疲劳过程中的松弛，以及喷丸强化对疲劳性能的影响等进行了研究。结果指出，在适宜的喷丸强化工艺下，喷丸弹簧可达到国际上公认的２．３×１０＾７次数的疲劳寿命。     

喷丸三维残余应力场的有限元模拟

运用大型有限元计算软件ABAQUS建立了模拟喷丸残余应力场的三维有限元模型,预测了在相同喷丸强度下玻璃丸和钢丸两种类型弹丸喷射所产生的残余应力场。模拟过程中,分析了线性减缩积分单元的沙漏参数、材料的应变硬化率、喷丸覆盖率以及初始残余拉应力等因素对304不锈钢靶材残余应力分布的影响。从计算结果可以看出,钢丸喷丸产生的残余压应力层较深,但在高覆盖率时,玻璃喷丸产生的残余压应力的平均值比钢丸喷丸处理后产生的大。在有初始残余拉应力(250 Mpa)存在的情况下,两种类型的喷丸处理均能使304不锈钢靶材表面形成残余压应力层,这说明喷丸工艺可以提高奥氏体不锈钢焊接构件的抗应力腐蚀开裂能力。本研究成果为进一步探讨喷丸强化不锈钢焊接头抗应力腐蚀性能的机理奠定了基础。     

基于正交试验法的喷丸工艺多目标参数优化

结合正交试验法和显式动力学分析软件ANSYS/LS-DYNA对不同工艺条件下的喷丸过程进行模拟分析,运用综合评分法对喷丸后的工件表面层残余压应力层深度、表面残余压应力、最大残余压应力值深度及最大残余压应力值4个目标值进行综合评判。通过对综合目标值的极差分析,确定弹丸直径、冲击角度、冲击速度、搭接率、同一位置的冲击次数、弹丸与工件的摩擦因数,以及弹丸材质7个喷丸工艺参数对综合目标值的影响程度,通过综合评判结果分析得出最优的喷丸工艺参数组合方案,并对该工艺参数组合方案进行模拟验证。     

喷丸工艺对17CrNi2Mo钢喷丸层残余应力分布及残余奥氏体含量的影响

采用不同的喷丸工艺对渗碳淬火17CrNi2Mo钢进行表面强化处理,研究了喷丸工艺对喷丸层残余应力分布及残余奥氏体含量的影响。结果表明:喷丸能在17CrNi2Mo钢表层产生残余压应力,且残余压应力随层深增加而先增加后减小;增大喷丸强度,喷丸层的表面残余压应力、最大残余压应力及其影响层深均增大;增加喷丸次数可增大表面残余压应力和最大残余压应力;喷丸能降低喷丸层的残余奥氏体含量,喷丸强度或喷丸次数越大,残余奥氏体含量越低;残余奥氏体含量随层深增大而增加。     

42CrMoA钢的单次喷丸和复合喷丸强化

对42CrMoA高强钢进行了单次喷丸、精整复合喷丸、抛光复合喷丸强化处理,研究了不同喷丸工艺下钢的表面粗糙度、疲劳性能、表层残余应力、组织细化程度及显微硬度。结果表明:喷丸方式对42CrMoA钢最大残余压应力和应力层深度影响不大;单次喷丸、精整复合喷丸、抛光复合喷丸后钢的表面残余压应力、表面组织细化程度、显微硬度及疲劳极限依次增大,表面粗糙度则依次减小;复合喷丸尤其是抛光复合喷丸可显著降低42CrMoA钢的喷丸表面粗糙度。     

不同强度喷丸处理后铝锂合金表面的残余应力

在不同喷丸强度下对铝锂合金进行了表面喷丸处理,采用X射线衍射法和盲孔法分析了其表面及近表层的残余应力。结果表明:采用不同喷丸强度处理后试样表面90°方向(平行喷嘴移动方向)的残余压应力高于0°方向(垂直喷嘴移动方向)的,90°方向的衍射峰积分宽度大于0°方向的,说明喷丸强化后试样在90°方向产生了更大的微应变;试样近表层残余压应力随层深的增加先增大后减小,最终趋于0;较高强度喷丸处理后试样表面和距表面0.15mm内的残余压应力小于较低喷丸强度处理的,而最大残余压应力、最大残余压应力深度以及残余压应力场深度均大于较低强度喷丸处理后的。     

喷丸工艺对1Cr11Ni2W2MoV钢螺母表面性能和显微组织的影响

采用3种不同喷丸强化工艺(干喷丸、先干喷丸后湿喷丸以及湿喷丸)对1Cr11Ni2W2MoV钢螺母表面进行强化处理,比较了喷丸工艺对螺母表面残余应力、粗糙度、显微组织的影响.结果表明:湿喷丸后螺母表面残余压应力最大,且最大残余压应力出现在大圆弧截面处,达到550 MPa,同时表面粗糙度Ra最小,分布在0.75～0.85μ...     

激光冲击延长金属零件的寿命

金属表面经过激光束的冲击作用，形成一层比喷丸处理更深的压应力层，从而可延长耐疲劳寿命，将成为代替喷丸的一种新方法。     

喷丸强化工艺在汽轮机隔板制造中的应用

喷丸作为一种工艺曾被广泛的应用于国防、航空航天领域的制造业 ,近年在更多的领域得到了更为广泛的应用 ,近几年我们在从事汽轮机改造工作中引进了国外的设计和制造技术 ,也大量的采用了这种工艺方法 ,主要用于焊接工隔板的制造 ,用以改善隔板的抗疲劳工作性能和消除残余应力 ,这项工艺的采用也降低了制造成本 ,同时也改善了零件的外观质量。1　喷丸强化原理喷丸强化就是利用高速运动的弹丸流对金属表面的冲击而是金属表面产生塑性循环应变层 ,从而提高金属零件的抗疲劳性能和应力腐蚀等因素、消除残余应力的工艺过程。通过此手段提高零件…     

2024铝合金随机多弹丸喷丸后残余应力场的有限元模拟

基于有限元分析软件ABAQUS建立了2024铝合金随机多弹丸喷丸的三维有限元模型,首先模拟了不同弹丸数量下残余应力场的变化特征,然后分析了弹丸速度和直径对残余应力场的影响;最后进行了试验验证。结果表明:弹丸数量大于80颗后,残余应力基本不再变化;增加弹丸速度可显著提高残余压应力层的深度、各深度残余压应力值以及残余压应力的峰值,但对残余压应力峰值的深度影响不大;增大弹丸直径对0~0.1 mm深度内的残余压应力值影响不大,对残余压应力层的深度、0.1mm深度以下的残余压应力值、残余压应力峰值及残余压应力峰值的深度提高明显;有限元模拟结果与试验结果接近,说明模拟结果准确。     

喷丸强化

强化机理人们从喷丸除锈的工艺中得到启示,利用弹丸流对零件表面进行连续的喷射锤击,使表面产生一层薄而均匀的塑性变形,可以提高整个零件的疲劳性能。取一块薄钢板,经喷丸后可发现:钢板表面由于塑性变形而发生体积膨胀,导致钢板朝被喷丸的一面弯曲凸起。假如用化学腐蚀方法除去这一变形层,钢板便恢复到原先的平直状态。可以推想,对于刚度很大的厚钢板,塑性变形层的体积膨胀受到限制,喷丸后一定会产生很大的压应力,其数值可接近材料的屈