20Cr2Ni4齿轮钢激光喷丸和机械喷丸残余应力场有限元模拟

使用有限元软件建立了20Cr2Ni4齿轮钢喷丸强化的三维数值分析模型,探究了激光喷丸(LSP)与机械喷丸(SP)在不同工艺参数下的残余应力场,分析了网格尺寸对模拟结果的影响,建立了复合喷丸的有限元网格模型,研究了不同复合方式的喷丸对残余应力场的影响。结果表明,激光喷丸有限元分析中,网格尺寸一般控制在0.1 mm以下,相较于激光喷丸,机械喷丸对网格密度的要求比较高。当弹丸直径为Φ0.5 mm,且冲击区域最小单元网格尺寸为0.03 mm以下时,模拟结果有效。相较于激光喷丸,LSP-SP复合喷丸在表面产生的残余压应力略有提升,应力在靶材表面没有被严重的削弱。复合喷丸的残余压应力层深可以达到机械喷丸的2~3倍;在深度方向的最大残余压应力可以达到材料屈服强度的1.5倍。

TB6钛合金激光喷丸与机械喷丸残余应力场有限元模拟

利用有限元软件建立了TB6钛合金激光喷丸以及机械喷丸的三维数值分析模型,研究了不同工艺参数对残余应力场的影响;对比了两种喷丸工艺所形成的应力波和各自的衰减规律;研究了两种喷丸工艺的复合强化工艺对残余应力场的影响。结果表明:激光喷丸形成的平面波造成较深的应力影响层,深度可达1.5mm;机械喷丸形成的球面波产生较大的残余应力,最大残余压应力可以达到屈服强度的1.1倍。塑性应变越大残余应力越大,塑性应变层与残余应力影响层深度相近;在两者复合强化工艺中,残余应力影响层深度与激光喷丸的相近,最大残余压应力可达屈服强度的1.2倍。

金属板料的机械喷丸成形与激光喷丸成形技术

机械喷丸成形和激光喷丸成形是两种喷丸成形技术,用于成形外形变化平缓的蒙皮类钣金零件。论述了这两种喷丸成形技术的原理、特点和发展趋势,并对它们的工艺参数进行了分析和比较。

压缩机曲轴机械喷丸耐磨性能研究

为了研究机械喷丸对压缩机曲轴耐磨性能的影响,利用表面机械喷丸技术对压缩机曲轴用Q T600-3球墨铸铁进行表面强化处理。研究未处理及机械喷丸处理压缩机曲轴材料表面显微硬度,分析机械喷丸前后压缩机曲轴球墨铸铁材料的摩擦磨损性能的不同,对机械喷丸处理前后球墨铸铁材料表面显微硬度进行初步分析,利用SEM扫描电镜对曲轴处理部位进行分析。实验结果表明:经过表面机械喷丸处理后,Q T600-3压缩机曲轴用球墨铸铁表面硬度值显著提高,磨损性能大幅改善;强化层优异的耐摩擦能力及强韧性很好地提高了曲轴的力学性能,扫描电镜分析发现机械喷丸处理试样断口形貌较为平整,强化层与基体清晰可见。

机械喷丸成形对试片的影响

本研究围绕机械喷丸成形对试片的影响进行了深入探讨。研究的主要目的是评估机械喷丸成形如何改变预应力钢材试片的物理和机械性能。实验方法包括对不同预应力水平的高强度钢试片进行机械喷丸处理,并进行硬度测试、拉伸强度测试、微观结构分析以及疲劳寿命测试。研究结果表明,机械喷丸成形显著提高了试片的硬度和拉伸强度,改善了微观结构,并延长了疲劳寿命。这些发现对于理解和优化高性能材料的加工工艺具有重要意义。然而,研究也存在局限性,未来工作应包括探索不同材料的响应和优化喷丸参数。

激光喷丸与机械喷丸对304不锈钢应力腐蚀性能的影响

对304不锈钢板试样分别进行了激光喷丸与机械喷丸处理,采用X射线衍射仪分析了表层显微组织和晶粒尺寸的变化,通过慢应变速率拉伸腐蚀试验检测了应力腐蚀敏感性。结果表明,通过激光喷丸处理,表层晶粒得到了细化,但没有产生明显的马氏体相变,随着喷丸能量密度增大,应力腐蚀敏感性减小;而通过机械喷丸处理的试样,晶粒细化的同时诱发了明显的马氏体相变,随着喷丸压力升高,应力腐蚀敏感性呈现先减小后增大的变化趋势。

机械喷丸对X80管线钢疲劳性能的影响

为了研究机械喷丸对X80管线钢疲劳性能的影响,利用气动式喷丸机对X80管线钢试样进行机械喷丸处理,对机械喷丸前后单联中心孔试样小孔两侧残余应力分布进行测试,探讨机械喷丸时间对X80管线钢疲劳寿命的影响,分析机械喷丸前后单联中心孔试样疲劳断口形貌。试验结果表明:机械喷丸后,X80管线钢表层分布高幅值残余压应力,表层残余压应力分布显著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,发现未喷丸处理试样的疲劳裂纹源位于孔壁上表面的尖角处,而机械喷丸试样的裂纹源逐渐转移到强化层以内。在疲劳裂纹稳定扩展区,疲劳条带间距随着机械喷丸时间的增加而减小,说明机械喷丸有效降低了管线钢疲劳裂纹扩展速率,改善了X80管线钢的疲劳特性。

喷丸强化对2024铝合金/钛合金铆接件微动疲劳性能的影响

目的研究机械喷丸强化对2024铝合金铆接件(螺栓为钛合金)微动磨损及疲劳寿命的影响。方法利用X射线衍射仪、维氏硬度计、激光共聚焦显微镜和扫描电镜等设备,分析机械喷丸前后试样的表面完整性、磨痕表面形貌、磨痕轮廓和磨损体积。结果采用机械喷丸强化处理能够显著提升铆接件的平均疲劳寿命,相较于原始试样,最高提升了约36.3倍。经断口失效分析发现,喷丸强化后试样的疲劳裂纹源位置发生了转移,原始件裂纹源位于铆接孔棱角的表面(板面与孔交界位置),板面喷丸后(只对铆接板表面进行喷丸处理)试样的裂纹源转向铆接孔壁的表面,板面+孔面+石墨润滑喷丸后试样的裂纹源转向铆接孔次表面(强化效果最好)。机械喷丸强化对铝合金微动耐磨性能的影响随着喷丸工艺参数的变化而波动。在线/面微动摩擦测试中,原始样品的磨痕深度为41.5μm;采用0.2A的喷丸强度、200%的覆盖率(记为0.2A-200%)的喷丸参数时,磨痕深度降至34.6μm,耐磨性得到提高;在0.3A的喷丸强度、200%的覆盖率(记为0.3A-200%)的喷丸参数时,磨痕深度升至58.9μm,耐磨性降低。经喷丸强化后铝合金的微动磨损机制由黏着磨损向脱层磨损转变。通过电子背散射衍射研究发现,喷丸处理使得样品表层小角度晶界所占比例增多,表层晶粒细化。结论铆接件微动疲劳性能的强化效果得益于喷丸在材料表面引入的残余压应力场和加工硬化层的共同作用。

三维往复摆动式喷丸机械手

针对大型回转件外壁的人工喷丸存在的质量和效率问题,设计了三维往复摆动式喷丸机械手,可有效保护操作人员的健康,大大提高喷丸效率和质量,同时也减少了人工喷丸作业量。

喷丸对镁/钢焊接接头微观组织和力学性能的影响

采用TIG电弧为热源,AZ31B镁合金焊丝为填充材料,对AZ31B镁合金和镀锌双相钢进行熔钎焊连接。焊后采用高能喷丸工艺对镁/钢焊接接头进行强化处理,结合BSE、XRD、光学显微镜以及万能拉伸试验机等检测方法对AZ31B镁合金和镀锌双相钢的TIG熔钎焊接头微观组织和力学性能进行研究。结果表明:当喷丸强度为0.10 MPa时,镁/钢接头具有最大抗拉强度242 MPa,接头熔焊区的平均晶粒尺寸减小至34μm,且接头最大残余压应力达到81MPa;接头断裂位置位于镁合金母材,断面呈现良好的塑性断裂特征。

飞机结构件紧固孔强化技术综述

对紧固孔强化处理,以提高飞机结构件在交变载荷作用下的疲劳寿命。基于紧固孔强化技术的发展现状,从强化机制、实施方法、强化效果、存在的问题和应用场合等方面,对冷挤压、干涉配合、滚压、机械喷丸和激光冲击强化五种飞机结构件紧固孔强化技术进行分析比较。分析认为,五种强化技术都各自存在突出问题,激光冲击强化技术优势明显。传统的强化技术仍将在未来的一段时间内作为飞机结构疲劳断裂设计的基本的强化工艺;激光冲击强化技术由于处理方式的环保性和突出的强化效果,在提高小孔疲劳寿命方面具有巨大潜力。

激光处理对Ti6Al4V焊缝表面应力状况的影响

激光冲击强化是利用高功率密度（GW/cm2）、短脉冲（ns量级）激光束辐射金属时产生高强度冲击波在金属材料或零件表层形成数百兆帕的残余应力,从而改善金属材料性能的一项新技术.利用Nd：glass重复率激光和机械喷丸分别对Ti6Al4V钛合金电子束焊缝进行了冲击强化处理,研究了激光冲击处理和激光冲击＋机械喷丸两种不同处理工艺对电子束焊缝残余应力的影响.试验结果表明,两种处理方式都明显改善Ti6Al4V钛合金电子束焊缝的残余压应力,尤其激光冲击＋机械喷丸工艺表面残余应力改变明显,而且在次表面层残余应力随着深度的增加而增大,最大残余应力出现在距表面20～30 μm左右.

表面纳米化对316L不锈钢摩擦磨损性能的影响

采用机械喷丸技术对316L不锈钢实施了表面纳米化处理,研究了纳米化前后试样的摩擦磨损性能。结果表明,316L不锈钢经过表面纳米化后,表面产生的残余压应力最大可达-370 MPa,深度达0.8 mm。表面纳米化使得316L不锈钢表面显微硬度提高了近50%,表面摩擦系数明显降低,摩擦磨损质量损失为对比试样的10%,表明表面纳米化极大改善了316L不锈钢的摩擦磨损性能。

孔强化处理对带孔镁合金零件疲劳性能的影响

利用孔挤压、机械喷丸、孔挤压+机械喷丸复合处理对带孔镁合金试样进行孔强化处理,研究孔强化处理对带孔试样疲劳寿命的影响,利用扫描电子显微镜观察了不同处理方法下疲劳试样断口形貌。结果表明,孔表面经挤压及机械喷丸处理后,试样表面最大残余压应力较高,表面晶粒细化明显,疲劳裂纹源区由试样上表面尖角处转移到了强化层以内,从而使试样疲劳寿命显著提高,是未处理试样的3倍。