淹没水射流空化强化金属试样的实验研究

发布时间：2018-05-09 07:19

本文选题：淹没水射流 + 空化　；参考：《江苏大学》2017年硕士论文

【摘要】：液体中局部压强低于其饱和蒸汽压时,流体中会出现空泡,形成空化现象。早在19世纪末,人们就开始对空化现象进行研究,但是对空化的认识仅停留在其危害方面,如材料剥蚀、振动噪声等。淹没水射流空化强化是一种新型的冷加工技术,是空化现象的典型应用,其原理是利用水射流中的空化泡在材料表面溃灭时产生高压冲击波,引起材料表面的塑性变形,在材料表面和次表层产生残余应力,以此增强材料表面强度和提高机械零件的疲劳寿命,从而达到对材料表面进行改性的目的。与传统机械喷丸技术相比,淹没水射流空化强化在产生相同强化效果的同时,还有提高材料表面质量、降低加工成本的优点。本文选取了铜合金及铝合金进行淹没水射流空化强化实验,比较了实验前后材料的宏观及微观组织结构、残余应力、硬度、粗糙度,分析了淹没水射流空化强化材料性能的机理,获得了最佳的强化工艺参数。利用空化水射流对铜合金表面进行空化强化,试样选取退火后的铜合金。实验中改变射流压力、时间和靶距进行多角度对比分析,对强化后试样的表面形貌进行三维轮廓扫描以及金相显微镜观察。结果表明:随着射流压力的升高,由空泡溃灭导致的试样表面的凹坑的分布变的更为密集且尺寸逐渐增大,说明射流压力的增加增强了强化作用。最优工艺参数为射流压力320MPa,强化时间15分钟,靶距7cm,此时材料表面有较好的塑性变形和平整性。利用空化水射流对铝合金表面进行空化强化,试样选取退火后的铝合金。实验中改变射流压力和时间进行分析,对强化后的试样表面形貌进行金相显微镜观察,然后进行残余应力、硬度、表面粗糙度测试。结果表明:当强化时间在0至15分钟变化时,残余应力随强化时间的延长明显增大,当强化时间大于15分钟的时,残余应力增加减缓。当射流压力在0~40MPa之间变化时,残余应力随着强化压力的升高而急剧增加,当射流压力大于40MPa时,随射流压力的增加残余应力有减小趋势。在强化时间为20分钟,射流压力为40MPa时获得最大-98MPa的残余应力值。最优工艺参数为强化时间10分钟,射流压力50MPa,最大硬度值为399.45HV,材料表面塑性变形和表面平整性都较好。
[Abstract]:In this paper , the cavitation strengthening of the surface of the material is made by using cavitation water jet to enhance the surface quality of the material and to increase the fatigue life of the mechanical parts . The results show that the surface morphology of the material is enhanced by the cavitation strengthening of the surface of the material . The jet pressure is 50MPa , the maximum hardness value is 399.45HV , and the plastic deformation and surface flatness of the material are better .

【学位授予单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TG664

【参考文献】