高压水射流改性金属变质层的机理及实验研究

发布时间：2022-07-12 12:03

　　零件的表层改性及变质层性态是影响零件疲劳寿命的关键因素。抗疲劳制造的核心是通过合理的表层改性工艺,在零件表面形成具有一定性态的优质变质层,以提高零件在服役过程中的疲劳寿命。高压水射流作为一种新型的表层改性工艺,在变质层的生成方面具有独特的优势,日益受到学术界的关注。本文针对高压水射流表层改性齿轮钢18CrNiMo7-6的相关内容展开研究工作,主要完成了以下研究内容。在理论分析方面,对射流冲击力进行了理论推导,得出冲击力的理论值。在仿真分析方面,采用ANSYS Fluent软件,对高压水射流外流场的冲击力进行了仿真,得出冲击力的仿真值,确定了射流冲击力与射流参数之间的关系,为后续的工装夹具设计提供了理论依据。根据后续实验测得射流冲击力,修正了冲击力的理论公式,并得出结论,射流冲击力随着压力的增加逐渐增大,两者基本呈线性关系。在工艺研究方面,针对高压纯水射流,研究了射流压力、喷嘴移动速度、靶距等对齿轮钢18CrNiMo7-6的表层改性效果。根据实验结果,总结出一组最优的工艺参数:射流压力为150MPa,靶距为10mm,喷嘴移动速度为20mm/min。经过实验研究表明,在合适的工艺参数下,高... 

【文章页数】：68 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 水射流简介
    1.2 水射流表层改性研究现状
    1.3 本课题研究内容及意义
        1.3.1 研究内容
        1.3.2 研究意义
        1.3.3 研究方法
    1.4 论文结构
2 高压非淹没纯水射流的理论基础及仿真分析
    2.1 非淹没射流的理论基础和冲击力公式推导
        2.1.1 水射流的基本结构
        2.1.2 射流冲击力公式的推导
    2.2 非淹没射流喷嘴内流场仿真分析
        2.2.1 仿真软件简介
        2.2.2 仿真模型的建立及网格划分
        2.2.3 边界条件及计算条件设置
        2.2.4 仿真结果分析
    2.3 非淹没射流喷嘴外流场仿真分析
        2.3.1 仿真模型的建立及网格划分
        2.3.2 边界条件及计算条件设置
        2.3.3 仿真结果分析
    2.4 本章小结
3 实验装置及试验方法
    3.1 实验装置的选择与调试
        3.1.1 实验装置的选择
        3.1.2 升降平台设计分析与安装调试
    3.2 高压水射流工艺实验方案
        3.2.1 试样的制备
        3.2.2 高压水射流实验参数
    3.3 表面完整性的表征
        3.3.1 残余应力测量和深度剥层
        3.3.2 硬度测试
        3.3.3 粗糙度测量
        3.3.4 表面形貌的观察
    3.4 金相实验
        3.4.1 实验设备
        3.4.2 实验方案
    3.5 射流冲击力实验
    3.6 本章小结
4 水射流参数对射流冲击力的影响
    4.1 压力和靶距对冲击力的影响
    4.2 液体介质对冲击力的影响
    4.3 喷嘴直径对冲击力的影响
    4.4 本章小结
5 水射流改性金属变质层的实验研究
    5.1 引言
    5.2 试验参数与条件
    5.3 水射流对表面粗糙度及表面形貌的影响
        5.3.1 射流压力的影响
        5.3.2 喷嘴移动速度的影响
        5.3.3 靶距的影响
        5.3.4 本节小结
    5.4 水射流对残余应力的影响
        5.4.1 射流压力对表面残余应力的影响
        5.4.2 喷嘴移动速度对表面残余应力的影响
        5.4.3 靶距对表面残余应力的影响
        5.4.4 残余应力深度层及近表层金相组织研究
        5.4.5 加切削液对残余应力的影响
        5.4.6 本节小结
    5.5 水射流对表面硬度的影响
        5.5.1 射流压力的影响
        5.5.2 喷嘴移动速度的影响
        5.5.3 靶距的影响
        5.5.4 本节小结
    5.6 本章小结
6 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
致谢
个人情况介绍、在学期间发表的学术论文


【参考文献】：
期刊论文
[1]纯钛空化水射流处理表面空蚀损伤[J]. 阚晓阳,刘鹏涛,周卯旸,赵秀娟,陈春焕,任瑞铭.  航空材料学报. 2015(04)
[2]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)
[3]高压水射流技术在矿井生产中的安全应用[J]. 张东速,杨立志,董祖伟,陈斌.  煤矿机械. 2011(03)
[4]空化水射流理论和应用研究[J]. 管金发,邓松圣,雷飞东,武建军,张攀锋.  石油化工应用. 2010(12)
[5]机械加工零件表面完整性表征模型研究[J]. 曾泉人,刘更,刘岚.  中国机械工程. 2010(24)
[6]微磨料水射流对工件表面抛光作用的研究[J]. 袁卓林,雷玉勇,孙书蕾,汤积仁,聂光伟.  机床与液压. 2010(21)
[7]空化水射流对黄铜表面强化性能的影响[J]. 康学勤,孙智,杨春敏,董升.  材料热处理学报. 2010(08)
[8]前混合水射流喷丸表面粗糙度的试验研究[J]. 董星,王瑞红,段雄.  煤炭学报. 2009(10)
[9]空化水射流除锈性能研究[J]. 李赵杰,姜希彬,邓松圣.  中国储运. 2009(10)
[10]微磨料水射流技术及其应用[J]. 雷玉勇,蔡黎明,邴龙健,唐令波.  西华大学学报(自然科学版). 2009(04)

博士论文
[1]磨料水射流抛光技术研究[D]. 李兆泽.国防科学技术大学 2011

硕士论文
[1]水射流清洗喷嘴内清洗液流动特性分析[D]. 陈明.东北石油大学 2016
[2]高压水射流冲击材料表面强化的研究[D]. 张大.大连理工大学 2006



本文编号：3659091