超声波喷丸技术在大型零件变形校正中的应用

超声波喷丸技术是一项喷丸新技术,因操作简便、易控制、成形后的材料综合性能好且无污染,在大型航空企业得到广泛应用。本文结合超声波喷丸设备,介绍了超声波喷丸成形原理、特点及参数。通过喷丸试验,分析了喷丸时间和振幅两个参数对成形质量的影响。以某蒙皮壁板和框类零件为例,运用Wheelabrator便携式超声波喷丸设备对该零件的校形进行了验证。实践证明,超声波喷丸技术对蒙皮壁板和框类零件的校形效果较好。

铝合金超声波喷丸成形制件表面完整性研究

采用试验方法对AA2024-T351进行数控超声波喷丸成形，研究了超声波喷丸成形制件的显微硬度、残余应力场、表面形貌、表面粗糙度及半高宽等随超声波喷丸过程参数变化的规律，定性地探讨了AA2024-T351超声波喷丸后表面完整性的改善状况。结果表明：超声波喷丸后，制件的显微硬度得到了明显提高（最大增幅为20％），同时在材料表面产生了一定厚度的硬化层（深度约为300μm）；制件内部引入数值较高、分布呈现梯度形式的残余压应力场，残余压应力场的临界深度在500～650μm之间，在距表面200μm处产生了最大残余压应力；制件表面形成一道道犁沟，表面喷丸区域的粗糙度Ra有一定程度的增大；制件表面层的半高宽值变大，深度在125μm左右，半高宽的增大表明材料冷作硬化程度加大、晶体内部位错密度有一定程度的增大。显微硬度的提高、残余压应力场的引入及表面层组织的细化有助于喷丸成形制件疲劳寿命、抗磨损和抗腐蚀性能的提高。

超声波喷丸表面强化技术研究与应用进展

超声波喷丸强化技术近年来已经在多种类零件的制造工艺中引起高度关注。超声波喷丸强化技术能够对被处理材料实现表面改性,强化其物理、化学特性,其设备结构紧凑,可并入生产线上,方便操作、重复性好、无污染、噪音小,便携式的超声波喷丸设备在表面强化技术领域有巨大优势。综述了超声喷丸表面强化技术目前国内外研究和应用现状,论述了超声波喷丸表面强化技术的强化机理和技术特点,重点介绍了强化件残余应力场研究以及表面纳米化研究,总结了超声波喷丸表面强化的关键技术和难点,超声波喷丸表面强化技术有着广阔的应用前景。

超声波喷丸技术的研究进展

对近年来获得高度关注的超声波喷丸技术进行了介绍,超声波喷丸技术能实现材料表面纳米化、强化金属材料性能,并能实现板料的成形或校形,该技术因方便操作、重复性好、无污染、噪音小,在许多领域得到广泛应用。综述了超声波喷丸技术目前国内外研究和应用现状,对表面强化机理、表面纳米化及喷丸成形的研究做了重点介绍,在归纳总结的基础上,对超声波喷丸技术的发展及研究方向进行了展望。

超声波喷丸覆盖率对AA2024疲劳性能的影响

采用超声波喷丸装置,对AA2024进行不同覆盖率(100%,200%,300%)和相同强度的超声波喷丸,研究了喷丸前后的表面粗糙度、显微硬度、残余应力场及半高宽等表面完整性特征参数以及覆盖率对疲劳寿命的影响。结果表明:覆盖率对表面完整性和疲劳寿命有重大影响,采用300%覆盖率喷丸,可以使AA2024保持较小的表面粗糙度值(R a=1.6μm),较高的显微硬度,较好的残余应力分布及稳定的表面层微观组织,这些因素使得AA2024的疲劳寿命提高了5倍以上;而100%和200%覆盖率对应的疲劳寿命则分别提高了2倍和4倍。

超声波喷丸成形工艺参数优化及弧高值预测

超声波喷丸成形弧高值是多个工艺参数共同作用的结果,成形工艺参数的选择及对弧高值的准确预测成为难点.本文结合正交试验法和有限元分析软件ABAQUS对不同超声波喷丸工艺参数条件下的喷丸成形过程进行数值模拟分析,研究撞针速度、撞针直径、成形轨迹间矩、喷丸区域宽度对带筋板喷丸成形弧高值的影响.对试验结果进行极差分析,探讨了喷丸工艺参数对喷丸成形弧高值的影响程度,得到较优的超声波喷丸成形工艺参数组合方案.利用正交试验得到的数据作为神经网络的训练样本,建立输入为带筋板超声波喷丸成形工艺参数,输出为成形弧高值的BP人工神经网络模型,对喷丸成形弧高值进行预测.通过样本检验该BP网络模型的准确性,实验结果数据与预测数据之间的最大误差为4.69%,从而BP神经网络能够有效代替数值模拟方法预测其弧高值,缩短工艺设计时间,提高设计效率.

基于正交试验的超声波喷丸成形工艺参数分析及弧高值预测

针对带筋板的超声波喷丸成形,采用正交试验法研究了撞针速度、撞针直径、成形轨迹间距、喷丸区域宽度对带筋板超声波喷丸成形弧高值的影响,得出最佳参数组合方案,并以此作为样本数据,建立多元回归分析数学模型。通过实验验证模型的准确性,试验数据和回归分析数据相符较好,可以用回归分析的数学模型来预测喷丸弧高值,提高工艺设计效率。

表面粗糙度对钛合金超声波喷丸强化影响的有限元分析

探究超声波喷丸强化工艺对不同初始粗糙度的材料表面塑性应变、喷丸覆盖率以及残余应力及表面位移场影响的变化规律。以TC4(Ti6Al4V)钛合金材料为研究对象,基于有限元仿真软件ABAQUS构建超声波喷丸工艺的三维有限元模型,研究粗糙度对材料表面超声波喷丸强化效果的影响。结果表明:降低表面初始粗糙度,可以提高达到工艺要求覆盖率的速度和表面发生塑性变形的程度,增加亚表面残余压应力层的深度及对应层深的残余压应力值。

超声波喷丸技术在大型零件变形校正中的应用研究

对超声波喷丸技术的特点进行了分析,并开展超声波喷丸校正参数与曲率之间的关系试验。结果表明,喷丸时间和冲击振幅均与成形曲率成正比,进一步结合回归计算,获得了喷丸时间对弦向喷丸校正的敏感性结论。最后以大型蒙皮壁板零件为例,详细阐述了应用超声波喷丸技术进行变形校正的具体过程。

长桁结构件超声波喷丸成形稳定性及参数优化

首先分析超声波喷丸成形的两种失稳类型;其次,得出成形和校形参数选择策略;再次,在避免产生失稳的工艺参数范围内进行长桁结构件超声波喷丸成形试验,并通过多元线性回归分析得出其弦向和展向成形曲率与冲击振幅、喷丸时间以及初始外形曲率的关系;最后,提出一种适用于生产实际的超声波喷丸参数优化设计方法。

超声波喷丸覆盖率对Q345钢表面性能的影响

选用不同的覆盖率对Q345钢试样进行超声波喷丸强化处理。试验结果表明:随着喷丸覆盖率的增加,Q345钢试样表层组织晶粒逐渐变细,显微硬度和表面残余压应力值均不断提高,而表面粗糙度值却随着覆盖率的增加而降低。

多撞针超声波喷丸校形的工艺参数研究

为了提高超声波喷丸校形工艺的工作效率及可控性,以自研的65针超声波喷丸校形设备为研究对象,对其喷丸工艺参数展开了研究。通过正交试验法,分析了气体压力、撞针行程和超声波振幅对喷丸强度的影响规律。结果表明:Almen试片在气体压力为0.65 MPa、超声波振幅为25.6μm、撞针行程为1 mm的条件下,得到的校形弧高的最大值为1.073 mm,即采用该组合获得的喷丸强度最大;另外,喷丸强度与超声波振幅及气体压力呈正相关,与撞针行程呈负相关;对薄壁件弯曲变形影响最大的工艺参数为超声波振幅,其次为撞针行程,影响最小的为气体压力。最后,通过搭建的检测系统研究了喷丸工艺参数对撞针冲击速度的影响规律,结果与正交试验的结果一致。

Characterization of Nanocrystallizatin Surface Layer of 0.4C-1Cr Low Alloy Steel Prepared by Ultrasonic Particulate Peening

A nanostructured surface layer was fabricated in a quenched and tempered 0.4C-lCr low alloy steel by ultrasonic particulate peening technique. The microstructure of the nanocrystalline surface layer was characterized by means of TEM and Mossbauer spectroscopy. Experimental results reveal that both cementite and ferrite nanocrystals with an average size of 5 nm were formed in the surface layer of the steel, phase transformation of austenite and dissolution of cementite maybe occur in the process of ultrasonic paniculate peening.

表面纳米化TC4疲劳性能研究

采用超声波喷丸技术(USSP),在TC4材料上制备出具有纳米晶结构特征的表面层,通过采用金相显微镜、透射电镜、扫描电镜、疲劳试验机及表面粗糙度仪等检测设备,对USSP处理后TC4钛合金组织与性能进行了表征。结果表明,经USSP处理后TC4表面产生剧烈塑性变形,组织细化至纳米级;实验测得USSP处理试样疲劳极限有所提高,疲劳极限最大提高了10.64%;裂纹源萌生于试样表面,疲劳断口由未处理的河流状变为处理后的波浪状;经USSP处理后粗糙度越小,缺口应力集中越小,对应疲劳性能越好。