空化水喷丸强化20Cr齿轮的数值模拟及实验研究
发布时间：2022-01-04 03:33
随着现代工业的进步与发展,高精设备对零部件机械性能的要求越来越高,但是在工程实际中许多零部件由于受到交变载荷的影响会产生疲劳裂纹,最终会导致零部件的失效。空化水喷丸技术是利用淹没式射流空化后形成大量的空泡群溃灭时释放的冲击波来强化金属零部件的表面,研究结果已经证明该技术和其他喷丸技术一样能在金属零件的表面形成残余压应力层,进而提高零件的疲劳寿命。但是目前国内对于空化水喷丸的研究起步较晚,对空化水喷丸工艺中的残余应力场的形成机理等基础理论的研究相对比较薄弱,从很大程度上阻碍了该技术的进一步发展和完善。基于此,本文运用数值模拟的方法来分析空化水喷丸强化20Cr齿轮的残余应力分布规律,并进行实验验证。本文首先阐述了目前较为流行的喷丸强化方法,介绍了传统的机械喷丸以及各种新型喷丸技术,随后介绍了空化现象产生的条件、空化水喷丸的原理,以及产生残余压应力的原理。通过将空化水喷丸强化20Cr齿轮的过程进行数值模拟,得出冲击波在齿轮中的传播过程以及不同加载时间、不同峰值载荷条件下加载时20Cr齿轮的残余压应力分布规律。将模拟结果与实验结果进行对比分析后,得出当加载时间为60μs,峰值载荷为3.5 GP...
【文章来源】：辽宁科技大学辽宁省
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
激光喷丸原理示意图
工件的表面形成一定厚度的残余压应力层[14-15]，其工作原理如前，首先将能量吸收层涂覆在待喷射工件的表面上，并且在。当激光束穿过约束层到达吸收层时，吸收层吸收能量并产的等离子体。这种等离子体将使工件产生在工件近表层传播击强化以实现类似于机械喷丸强化的效果[16]。机械喷丸相比，激光喷丸形成的残余压应力层更深，稳定性和位的不同区域获得不同的抗疲劳性能。喷丸是利用超声波来带动小尺寸的弹丸从而对工件表面进行强喷丸的原理图如图 1.2 所示。
图 1.3 水射流喷丸原理示意图Fig. 1.3 Schematic diagram of water jet shot peening化技术使一种更为环保的喷丸强化技术，其工作原作为喷丸处理介质，通过改变喷嘴的尺寸，调整加工表面上，通过对工件的冲击来强化工件的表面。水射出来冲击工件表面，不同的压力或喷嘴与工件之能量，通过调整这些参数就能够使水流对工件表面击能够使工件在一个相对较低的温度环境中发生塑力层从而达到增加工件使用寿命的目的[21]。喷丸相比，水射流喷丸具有很多的优点：喷丸更加环保，由于不需要使用实体弹丸，去掉的使的，降低了防护措施方面资金的投入；
【参考文献】：
期刊论文
[1]喷丸强化对表面完整性影响的研究现状与发展[J]. 盖鹏涛,陈福龙,尚建勤,韩秀全. 航空制造技术. 2016(20)
[2]空化水射流的研究进展[J]. 王建杰,陈立宇,杨夏明,许桢英,王匀. 精密成形工程. 2016(05)
[3]喷丸强化技术在汽车制造业的应用[J]. 金荣植. 汽车工艺师. 2016(01)
[4]先进喷丸表面改性技术研究进展[J]. 黄志超,吕世亮,谢春辉,卢能芝. 材料科学与工艺. 2015(03)
[5]浅谈激光喷丸与超声波冲击技术的比较[J]. 张昌松,陈婷. 电子制作. 2015(02)
[6]机械喷丸对X80管线钢疲劳性能的影响[J]. 李岩芳. 油气储运. 2015(01)
[7]水射流喷丸强化的试验研究[J]. 董星,王瑞红,段雄. 煤炭学报. 2014(03)
[8]机械喷丸对7A52铝合金焊接接头残余应力改善的有限元模拟[J]. 黄治冶,陈芙蓉. 焊接学报. 2014(03)
[9]超声表面强化技术的研究进展[J]. 郑建新,罗傲梅,刘传绍. 制造技术与机床. 2012(10)
[10]有限体积法和有限元方法之间的比较[J]. 孙佳慧. 长春师范学院学报. 2011(08)
博士论文
[1]微空泡动力学特性的数值模拟及热空泡特性的实验研究[D]. 邱超.大连海事大学 2015
[2]空化射流喷丸对金属表面性能强化影响的试验研究[D]. 杨春敏.中国矿业大学 2014
[3]表面改性与完整性对钛合金疲劳行为的影响[D]. 杜东兴.西北工业大学 2014
硕士论文
[1]精密切削加工表面完整性及评价方法研究[D]. 岳玮.江苏大学 2016
[2]空化射流流场结构与冲击特性的数值模拟研究[D]. 林兴华.沈阳理工大学 2016
[3]空化水喷丸工艺诱导弹塑性变形行为研究[D]. 李斌训.辽宁科技大学 2016
[4]空化水喷丸工艺诱导45钢残余应力场的数值模拟与验证[D]. 徐常亮.辽宁科技大学 2014
[5]高能超声波喷丸板料成形技术研究[D]. 高琳.南京航空航天大学 2012
[6]金属材料在强激光超高应变率作用下的微观组织响应[D]. 苑春智.江苏大学 2009
[7]高速切削加工表面残余应力的分析和模拟[D]. 郭培燕.山东科技大学 2007
[8]渗碳淬火齿轮残余应力的有限元分析[D]. 侯景宸.长安大学 2002
本文编号：3567573
【文章来源】：辽宁科技大学辽宁省
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
激光喷丸原理示意图
工件的表面形成一定厚度的残余压应力层[14-15]，其工作原理如前，首先将能量吸收层涂覆在待喷射工件的表面上，并且在。当激光束穿过约束层到达吸收层时，吸收层吸收能量并产的等离子体。这种等离子体将使工件产生在工件近表层传播击强化以实现类似于机械喷丸强化的效果[16]。机械喷丸相比，激光喷丸形成的残余压应力层更深，稳定性和位的不同区域获得不同的抗疲劳性能。喷丸是利用超声波来带动小尺寸的弹丸从而对工件表面进行强喷丸的原理图如图 1.2 所示。
图 1.3 水射流喷丸原理示意图Fig. 1.3 Schematic diagram of water jet shot peening化技术使一种更为环保的喷丸强化技术，其工作原作为喷丸处理介质，通过改变喷嘴的尺寸，调整加工表面上，通过对工件的冲击来强化工件的表面。水射出来冲击工件表面，不同的压力或喷嘴与工件之能量，通过调整这些参数就能够使水流对工件表面击能够使工件在一个相对较低的温度环境中发生塑力层从而达到增加工件使用寿命的目的[21]。喷丸相比，水射流喷丸具有很多的优点：喷丸更加环保，由于不需要使用实体弹丸，去掉的使的，降低了防护措施方面资金的投入；
【参考文献】：
期刊论文
[1]喷丸强化对表面完整性影响的研究现状与发展[J]. 盖鹏涛,陈福龙,尚建勤,韩秀全. 航空制造技术. 2016(20)
[2]空化水射流的研究进展[J]. 王建杰,陈立宇,杨夏明,许桢英,王匀. 精密成形工程. 2016(05)
[3]喷丸强化技术在汽车制造业的应用[J]. 金荣植. 汽车工艺师. 2016(01)
[4]先进喷丸表面改性技术研究进展[J]. 黄志超,吕世亮,谢春辉,卢能芝. 材料科学与工艺. 2015(03)
[5]浅谈激光喷丸与超声波冲击技术的比较[J]. 张昌松,陈婷. 电子制作. 2015(02)
[6]机械喷丸对X80管线钢疲劳性能的影响[J]. 李岩芳. 油气储运. 2015(01)
[7]水射流喷丸强化的试验研究[J]. 董星,王瑞红,段雄. 煤炭学报. 2014(03)
[8]机械喷丸对7A52铝合金焊接接头残余应力改善的有限元模拟[J]. 黄治冶,陈芙蓉. 焊接学报. 2014(03)
[9]超声表面强化技术的研究进展[J]. 郑建新,罗傲梅,刘传绍. 制造技术与机床. 2012(10)
[10]有限体积法和有限元方法之间的比较[J]. 孙佳慧. 长春师范学院学报. 2011(08)
博士论文
[1]微空泡动力学特性的数值模拟及热空泡特性的实验研究[D]. 邱超.大连海事大学 2015
[2]空化射流喷丸对金属表面性能强化影响的试验研究[D]. 杨春敏.中国矿业大学 2014
[3]表面改性与完整性对钛合金疲劳行为的影响[D]. 杜东兴.西北工业大学 2014
硕士论文
[1]精密切削加工表面完整性及评价方法研究[D]. 岳玮.江苏大学 2016
[2]空化射流流场结构与冲击特性的数值模拟研究[D]. 林兴华.沈阳理工大学 2016
[3]空化水喷丸工艺诱导弹塑性变形行为研究[D]. 李斌训.辽宁科技大学 2016
[4]空化水喷丸工艺诱导45钢残余应力场的数值模拟与验证[D]. 徐常亮.辽宁科技大学 2014
[5]高能超声波喷丸板料成形技术研究[D]. 高琳.南京航空航天大学 2012
[6]金属材料在强激光超高应变率作用下的微观组织响应[D]. 苑春智.江苏大学 2009
[7]高速切削加工表面残余应力的分析和模拟[D]. 郭培燕.山东科技大学 2007
[8]渗碳淬火齿轮残余应力的有限元分析[D]. 侯景宸.长安大学 2002
本文编号：3567573
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