摘要：噴丸強(qiáng)化作為一種有效的表面冷處理工藝，經(jīng)過(guò)了40多年的發(fā)展，應(yīng)用范圍越來(lái)越廣泛，正日益成為航空航天、軍工、鐵路等領(lǐng)域不可或缺的提高零部件疲勞強(qiáng)度的手段。噴丸強(qiáng)化是無(wú)數(shù)細(xì)小彈丸高速?zèng)_擊零部件表面的過(guò)程，會(huì)在零部件表面產(chǎn)生一層殘余壓應(yīng)力層，并伴隨晶粒細(xì)化、位錯(cuò)密度增大等顯微組織變化，這些有利的變化會(huì)防止或抑制微裂紋的產(chǎn)生，顯著提高零部件的抗疲勞、抗應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂能力。噴丸強(qiáng)化技術(shù)作為一種提高零部件可靠性和耐久性的有效手段，其工藝參數(shù)的的選擇和確定卻較為繁瑣，需要通過(guò)試噴和預(yù)試驗(yàn)來(lái)確定，存在著試噴周期長(zhǎng)，參數(shù)確定效率低等不足。本文擬通過(guò)有限元仿真的方法來(lái)研究殘余應(yīng)力的分布以及殘余應(yīng)力與噴丸工藝參數(shù)之間的關(guān)系，進(jìn)而應(yīng)用仿真分析結(jié)果來(lái)指導(dǎo)實(shí)際工程中噴丸參數(shù)的確定，這對(duì)于快速確定噴完工藝參數(shù)具有實(shí)際意義。基于顯示動(dòng)力學(xué)分析方法分別建立了噴丸有限元模型，模擬研究了采用不同噴丸工藝參數(shù)，主要包括彈丸直徑、噴丸速度、噴射角度和覆蓋率對(duì)噴丸處理之后材料的殘余應(yīng)力的影響，進(jìn)行了試驗(yàn)研究，主要是噴丸試驗(yàn)和疲勞試驗(yàn)，以驗(yàn)證零件噴丸后的延壽情況。得出的結(jié)論如下：當(dāng)彈丸的材料一定時(shí)，影響噴丸殘余應(yīng)力場(chǎng)的因素主要是彈丸直徑和噴丸速度，噴射角度的影響相對(duì)小些。通過(guò)比較彈丸直徑對(duì)材料殘余應(yīng)力場(chǎng)的影響，可以發(fā)現(xiàn)彈丸直徑對(duì)殘余應(yīng)力的影響比較顯著，隨著彈丸直徑的增大，其所具有的動(dòng)能也增加，最大殘余應(yīng)力和表面殘余應(yīng)力在不斷增大，但是增加的幅度并不明顯。通過(guò)比較噴丸速度對(duì)殘余應(yīng)力的影響，可以發(fā)現(xiàn)，隨著彈丸速度的增加，表面殘余壓應(yīng)力先增加然后又減小，而最大殘余壓應(yīng)力卻一直增加。殘余壓應(yīng)力深度隨著噴丸速度的增加一直在增加。通過(guò)比較噴射角度和覆蓋率對(duì)殘余應(yīng)力的影響，可以看出，改變噴射角度或覆蓋率，雖然表面殘余應(yīng)力和最大殘余應(yīng)力都會(huì)增加，但增幅并不明顯，而最大殘余壓應(yīng)力深度和殘余壓應(yīng)力深度變化比較大，說(shuō)明這兩個(gè)因素主要影響殘余應(yīng)力的深度。從疲勞試驗(yàn)的數(shù)據(jù)中可以看出，噴丸大幅度提高了試樣的疲勞壽命，噴丸確實(shí)能提高零部件的疲勞性能，延長(zhǎng)其服役壽命。
　　關(guān)鍵詞：噴丸強(qiáng)化，殘余壓應(yīng)力，疲勞壽命
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責(zé)任編輯：趙澤南

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