基于喷丸提高曲轴圆角疲劳强度的研究
发布时间：2021-01-20 10:47
喷丸作为一种表面强化工艺,可以显著地提高零件的疲劳强度,广泛的应用在汽车、船舶、石油等行业。喷丸强化工艺技术提高零部件疲劳性能的关键因素主要是使材料表层与次表产生残余压应力,同时细化了表面晶粒组织结构,但是由于弹丸在冲击过程中造成了表面粗糙度的升高,容易在受力过程中产生缺口效应,形成应力集中,降低材料局部的疲劳强度,从而影响整个零部件的使用状况。在实际的工业生产过程中,通常利用ALMEN试片弧高测试喷丸强度,但是喷丸强度的弧高值只是反映了弹丸撞击受喷材料的能量,即使同一喷丸强度下喷射不同材料的工件,喷丸后的残余应力场也显著不同,压应力层的深度也很难划一;控制不同的喷丸工艺参数而保持同一喷丸强度,则受喷工件材料即使一样,残余应力场仍有差别;很难从喷丸强度来判断残余应力场,而残余应力场正是影响金属零部件疲劳性能的重要因素,因此有必要研究单个工艺参数对残余应力场的影响。论文围绕着喷丸工艺提高零部件疲劳性能出发,通过对金属疲劳损伤过程进行分析,以及介绍了喷丸强化工艺所产生的强化机制,对喷丸提高零部件的疲劳强度的作用进行论述,同时利用有限元数值模拟,对不同喷丸强化工艺参数所形成的残余应力场进行数...
【文章来源】：中国舰船研究院北京市
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
喷丸工艺相关参数
图 1.3 喷丸残余应力场力场的分布情况受到喷丸强化工艺参数的影响较大。如大的弹丸可能会力场，受喷材料越硬，会导致表面的残余应力越大。同时，通过大量的料屈服强度与抗拉强度越高，所形成的表面残余压应力值与最大残余压一般情况下，表面的残余压应力是小于材料的屈服强度，由于弹丸的撞击细化，提高了材料表面宏观的屈服强度，导致表面的材料的屈服强度升压应力有可能大于屈服强度。同时，由于受到材料各向异性的影响，在残余应力场也不同[17]、[18]。冲击表面的过程中，受喷材料发生不均匀的变化，在弹丸所形成的弹坑率最大，并且沿深度方向逐渐减小，同时变形强化层组织的细化程度也递减[19]、[20]，如图 1.4 所示：
图 1.3 喷丸残余应力场况受到喷丸强化工艺参数的影响较大。如大料越硬，会导致表面的残余应力越大。同时抗拉强度越高，所形成的表面残余压应力值面的残余压应力是小于材料的屈服强度，由材料表面宏观的屈服强度，导致表面的材料大于屈服强度。同时，由于受到材料各向异不同[17]、[18]。程中，受喷材料发生不均匀的变化，在弹丸沿深度方向逐渐减小，同时变形强化层组织如图 1.4 所示：
【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]喷丸强化的基本原理与调控正/切断裂模式的疲劳断裂抗力机制图[J]. 王仁智,汝继来. 中国表面工程. 2016(04)
[3]喷丸强化对2060铝锂合金表面完整性和疲劳性能的影响[J]. 徐星辰,刘道新,关艳英,成书民,刘红兵. 机械科学与技术. 2016(09)
[4]表面粗糙度对Ti-6Al-4V合金超高周疲劳性能的影响[J]. 朱莉娜,邓彩艳,王东坡,胡绳荪. 金属学报. 2016(05)
[5]湿喷丸强化对TC4钛合金表面状态及疲劳性能的影响[J]. 阴晓宁,付雪松,陈国清,周文龙,盖鹏涛,李志强. 金属热处理. 2016(03)
[6]表面完整性研究现状及发展趋势[J]. 何柏林,邓海鹏. 表面技术. 2015(09)
[7]喷丸工艺对7075铝合金表面粗糙度的影响[J]. 张建荣,程秀全,盛湘飞,陈志超,夏琴香. 轻合金加工技术. 2014(09)
[8]表面完整性对C250型超高强度钢高周疲劳性能的影响[J]. 王欣,滕佰秋,曾惠元,江志华,汤智慧. 中国表面工程. 2014(02)
[9]喷丸强化对TC11钛合金高周疲劳性能的影响[J]. 严振,梁益龙,张泽军,徐军,易艳良. 稀有金属. 2014(04)
[10]喷丸强化对7A12铝合金微观组织和疲劳性能的影响[J]. 汝继刚,李超,王亮,李惠曲,伊琳娜,刘铭,吴秀亮. 航空材料学报. 2013(06)
博士论文
[1]高强钢表面强化残余应力场实验研究与数值模拟[D]. 赵春梅.燕山大学 2016
[2]高强双相钢喷丸强化及其XRD表征[D]. 付鹏.上海交通大学 2015
[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
[4]马氏体不锈钢激光淬硬和喷丸实验研究与数值模拟[D]. 汪舟.上海交通大学 2011
硕士论文
[1]TC4钛合金喷丸强化表面完整性研究[D]. 阴晓宁.大连理工大学 2015
[2]喷丸残余应力场及表面粗糙度数值模拟研究[D]. 王利平.山东大学 2015
[3]喷丸强化仿真分析与试验研究[D]. 柳成才.东北大学 2014
[4]TC4钛合金喷丸强化有限元模拟[D]. 付敏.大连理工大学 2014
[5]航空铝合金铣削三维表面形貌及其耐腐蚀性研究[D]. 张入仁.山东大学 2012
[6]喷丸件表象疲劳极限及喷丸工艺优化研究[D]. 张志建.燕山大学 2003
本文编号：2988903
【文章来源】：中国舰船研究院北京市
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
喷丸工艺相关参数
图 1.3 喷丸残余应力场力场的分布情况受到喷丸强化工艺参数的影响较大。如大的弹丸可能会力场，受喷材料越硬，会导致表面的残余应力越大。同时，通过大量的料屈服强度与抗拉强度越高，所形成的表面残余压应力值与最大残余压一般情况下，表面的残余压应力是小于材料的屈服强度，由于弹丸的撞击细化，提高了材料表面宏观的屈服强度，导致表面的材料的屈服强度升压应力有可能大于屈服强度。同时，由于受到材料各向异性的影响，在残余应力场也不同[17]、[18]。冲击表面的过程中，受喷材料发生不均匀的变化，在弹丸所形成的弹坑率最大，并且沿深度方向逐渐减小，同时变形强化层组织的细化程度也递减[19]、[20]，如图 1.4 所示：
图 1.3 喷丸残余应力场况受到喷丸强化工艺参数的影响较大。如大料越硬，会导致表面的残余应力越大。同时抗拉强度越高，所形成的表面残余压应力值面的残余压应力是小于材料的屈服强度，由材料表面宏观的屈服强度，导致表面的材料大于屈服强度。同时，由于受到材料各向异不同[17]、[18]。程中，受喷材料发生不均匀的变化，在弹丸沿深度方向逐渐减小，同时变形强化层组织如图 1.4 所示：
【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]喷丸强化的基本原理与调控正/切断裂模式的疲劳断裂抗力机制图[J]. 王仁智,汝继来. 中国表面工程. 2016(04)
[3]喷丸强化对2060铝锂合金表面完整性和疲劳性能的影响[J]. 徐星辰,刘道新,关艳英,成书民,刘红兵. 机械科学与技术. 2016(09)
[4]表面粗糙度对Ti-6Al-4V合金超高周疲劳性能的影响[J]. 朱莉娜,邓彩艳,王东坡,胡绳荪. 金属学报. 2016(05)
[5]湿喷丸强化对TC4钛合金表面状态及疲劳性能的影响[J]. 阴晓宁,付雪松,陈国清,周文龙,盖鹏涛,李志强. 金属热处理. 2016(03)
[6]表面完整性研究现状及发展趋势[J]. 何柏林,邓海鹏. 表面技术. 2015(09)
[7]喷丸工艺对7075铝合金表面粗糙度的影响[J]. 张建荣,程秀全,盛湘飞,陈志超,夏琴香. 轻合金加工技术. 2014(09)
[8]表面完整性对C250型超高强度钢高周疲劳性能的影响[J]. 王欣,滕佰秋,曾惠元,江志华,汤智慧. 中国表面工程. 2014(02)
[9]喷丸强化对TC11钛合金高周疲劳性能的影响[J]. 严振,梁益龙,张泽军,徐军,易艳良. 稀有金属. 2014(04)
[10]喷丸强化对7A12铝合金微观组织和疲劳性能的影响[J]. 汝继刚,李超,王亮,李惠曲,伊琳娜,刘铭,吴秀亮. 航空材料学报. 2013(06)
博士论文
[1]高强钢表面强化残余应力场实验研究与数值模拟[D]. 赵春梅.燕山大学 2016
[2]高强双相钢喷丸强化及其XRD表征[D]. 付鹏.上海交通大学 2015
[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
[4]马氏体不锈钢激光淬硬和喷丸实验研究与数值模拟[D]. 汪舟.上海交通大学 2011
硕士论文
[1]TC4钛合金喷丸强化表面完整性研究[D]. 阴晓宁.大连理工大学 2015
[2]喷丸残余应力场及表面粗糙度数值模拟研究[D]. 王利平.山东大学 2015
[3]喷丸强化仿真分析与试验研究[D]. 柳成才.东北大学 2014
[4]TC4钛合金喷丸强化有限元模拟[D]. 付敏.大连理工大学 2014
[5]航空铝合金铣削三维表面形貌及其耐腐蚀性研究[D]. 张入仁.山东大学 2012
[6]喷丸件表象疲劳极限及喷丸工艺优化研究[D]. 张志建.燕山大学 2003
本文编号：2988903
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