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喷丸强化技术的研究现状

2020-04-21 16:20:12

喷丸的基本原理,丸料以高速(20m/s~150m/s)反复冲击金属构件表面,就像无数的小锤子反复敲击着构件表面,使构件表面和次表面发生了一定的塑性变形,从而在塑性表层中产生金属特有的冷作硬化,并在冲击完成时在构件表层形成与构件表面平行的和均匀的残余应力层,从而提高构件表面强度、疲劳强度和抗应力腐蚀能力。

喷丸的应用;喷丸后,材料不同,构件所发生的塑性变形存在一定差距,其共性特征主要包括;

1、强化层内形成密度很高的位错;

2、构件的外表层被引入残余压应力,而次表层产生了与之相平衡的残余拉应力;

3、构件表面光洁度的变化。

由于上述上的变化,喷丸可有效提高构件表面强度、疲劳强度和抗应力腐蚀能力,从而广泛应用于航空、车辆、压力容器、汽轮机等行业。在航空工业中,几乎所有相对危险的零件均采用了喷丸加工,在改善疲劳可靠性的同时有效降低了飞机重量。在汽车工业中,一些造价比较低的构件失效后可以通过换件快速更新,而相对较贵和较危险的部件难以做到,较好的办法是通过喷丸等表面强化工艺实现轻量化并降低换件成本,以达到提高经济性的目的。在压力容器工业中,喷丸能有效增加压力件的疲劳强度和疲劳寿命,提高压力容器的可靠性。在汽轮机工业中,喷丸主要应用于轴、叶轮等较为危险的部件,有效提高了整机的使用寿命和使用可靠性。

喷丸的使用范围非常广泛,它适用于一切金属合金及粉末冶金烧结材料,到目前为止,我国已有十多个工业部门应用喷丸做为改善构件的高周疲劳、接触疲劳、微振疲劳、腐蚀疲劳、热疲劳以及应力腐蚀开裂等。并且经实践检验,经喷丸后的构件可靠性和耐久性得到明显提高,从而提高了产品在国内外的市场竞争力,为企业和社会带来巨大的经济效益。

喷丸相比其他表面强化工艺的优势;表面强化处理种类多,所热处理相比,喷丸不受材料限制;与激光喷丸等比,价格低廉;与滚压、碾压、挤压等相比,喷丸不受工件形状和尺寸的限制。总之,喷丸因为具有高适应性、高通用性、高生产效率以及合理的设备费用、低能量要求等优点而应用广泛。

喷丸的发展趋势;

1、喷丸成型对像及设备大型化;因经济发展需要,大型飞机、巨型轮船等大型整体结构应运而生,则需要大型喷丸设备以满足其提升疲劳性能和可靠性需求。

2、喷丸设备日益复杂化及喷丸成型过程智能化;智能化zui大限度地把人力从繁杂的喷丸成型工艺过程中解放出来,而同时使喷丸设备日益复杂。

3、喷丸成型手段日趋多样化以及可喷对象日益多元化,如激光冲击、混合水射流喷丸等以经出现,今后更多的新方法将会被提出以满足日益增加的市场化需求,同时喷丸技术的进步使可喷对象更加不受环境和尺寸的束缚。



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