噴丸表面強(qiáng)化
關(guān)注創(chuàng)建者：會(huì)飛的牛 創(chuàng)建時(shí)間：2019-01-15
噴丸表面強(qiáng)化的視頻教程
Abaqus DEM專(zhuān)題-沙漏+高爾頓板+噴丸處理（2萬(wàn)+顆粒噴丸強(qiáng)化案例）
本課程是USim專(zhuān)題視頻課程系列之DEM專(zhuān)題，詳細(xì)地講解2種常用的DEM顆粒建模方法： 一、Python腳本 二、*particle generator（粒子生成器） 通過(guò)三個(gè)案例（沙漏+高爾頓板+噴丸強(qiáng)化）step by step講解、演示，對(duì)這兩種方法的詳細(xì)操作步驟進(jìn)行教學(xué)。
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噴丸表面強(qiáng)化的實(shí)例教程
即首先采用高硬度較大丸粒(Φ 0.6~1.0 mm)在高壓、高速條件下噴丸，然后再用直徑較小的高硬丸粒(Φ 0.1~0.2 mm)進(jìn)行噴丸，在齒輪表面形成復(fù)合殘余壓縮應(yīng)力，減輕表面加工硬化，改善表面粗糙度，提高表面硬度，齒面附近的殘余壓縮應(yīng)力得到顯著提高，進(jìn)而抑制齒輪疲勞裂紋的展開(kāi)。既保證了齒輪齒根附近有較大的殘余壓應(yīng)力又不使齒面粗糙度有大的變化。具體的強(qiáng)力噴丸強(qiáng)度大小，一般采用試片進(jìn)行噴丸強(qiáng)度的測(cè)量。
圖 16 不同類(lèi)型表面噴丸強(qiáng)化后齒輪表層殘余應(yīng)力分布
圖16所示，不同類(lèi)型的表面噴丸強(qiáng)化處理后齒輪表面附近的殘余壓縮應(yīng)力分布，其中復(fù)合噴丸比微粒噴丸和強(qiáng)力噴丸的強(qiáng)化效果更為明顯，表面最大殘余壓縮應(yīng)力可達(dá)到1 300 MPa。
圖 17 彎曲強(qiáng)度極限比較
圖17所示，通過(guò)采用回轉(zhuǎn)彎曲疲勞試驗(yàn)做出多種噴丸強(qiáng)化處理方法的彎曲疲勞強(qiáng)度極限，噴丸強(qiáng)化處理后齒輪彎曲疲勞極限大幅提高。齒輪滲碳淬火后采用表面復(fù)合噴丸強(qiáng)化可使齒輪的彎曲疲勞極限提高兩倍以上。
3.2.4 其他噴丸新技術(shù)研究
隨著科技的發(fā)展，作為導(dǎo)入殘余壓縮應(yīng)力、改變表層材料組織結(jié)構(gòu)、增強(qiáng)疲勞壽命的一項(xiàng)重要技術(shù)，新型新技術(shù)不斷被開(kāi)發(fā)應(yīng)用，例如，空化水噴丸、激光空穴噴丸、超聲波噴丸等。圖示18為空化水噴丸原理，該工藝?yán)梦⑿】栈瘹馀轁鐣r(shí)產(chǎn)生的沖擊波壓力和高速微射流打擊齒輪表面，使齒輪表面層內(nèi)發(fā)生高密度位錯(cuò)積累從而形成殘余壓縮應(yīng)力層，來(lái)達(dá)到強(qiáng)化金屬表面的目的。
圖 18 空化氣泡的變化模式示意圖
激光空穴噴丸可以通過(guò)激光聚焦點(diǎn)處的微小空化氣泡潰滅產(chǎn)生的沖擊波對(duì)狹小的空間進(jìn)行噴丸，參數(shù)可精確控制，殘余壓縮應(yīng)力更大。
展開(kāi) 噴丸強(qiáng)化是利用高速?gòu)椡枇鲗?duì)金屬材料表面進(jìn)行沖擊，使其表面及近表面發(fā)生塑性變形，出現(xiàn)應(yīng)變硬化、組織結(jié)構(gòu)和殘余應(yīng)力的變化，可以改善零件的表面完整性，提高零件在室溫下和疲勞斷裂抗力和應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂抗力。
本文研究了高強(qiáng)度彈簧鋼50CrVA無(wú)缺口板狀試樣經(jīng)淬火回火后達(dá)到1200～1800MPa的抗拉強(qiáng)度時(shí)表面處理后的殘余應(yīng)力，以及各種表面狀態(tài)下的疲勞行為。
材料和熱處理
50CrVA主要成分見(jiàn)表1。用長(zhǎng)400mm的試樣先在860℃淬火，然后分別在390℃、500℃、615℃進(jìn)行回火，獲得了抗拉強(qiáng)度為1200MPa、1500MPa、1800MPa的試樣。試樣按表2進(jìn)行表面處理。
表1 50CrVA主要成分(%)
表2 表面狀態(tài)和材料狀態(tài)
試驗(yàn)結(jié)果
試樣的加載采用四點(diǎn)彎曲法，最小應(yīng)力為常數(shù)200MPa，最大應(yīng)力可變。殘余應(yīng)力的測(cè)試采用X射線法，晶格變形可按照Sin2ψ 法計(jì)算。為了測(cè)量殘余應(yīng)力分布，使用電解拋光對(duì)試樣的表面進(jìn)行連續(xù)剝層。
疲勞試驗(yàn)前的表面狀態(tài)見(jiàn)表3，抗拉強(qiáng)度1500MPa的試樣表面粗糙度，在未噴丸時(shí)大約為31μm，而經(jīng)噴丸處理后升高至63μm，強(qiáng)度為1200MPa的試樣情況與此類(lèi)似。但1800MPa的高強(qiáng)度水平的試樣噴丸后表面粗糙度卻顯著的降低至37μm。
表3 疲勞試驗(yàn)前的表面狀態(tài)
試樣表面上的殘余壓應(yīng)力隨著抗拉強(qiáng)度的增加而增加，并且殘余壓應(yīng)力的最大值和它在表面層下的深度也與此類(lèi)似。預(yù)應(yīng)力噴丸使試樣表面產(chǎn)生了最大的殘余壓應(yīng)力，同時(shí)預(yù)應(yīng)力噴丸不但使殘余應(yīng)力的最大值增加，而且使最大值距表面的深度增加。
展開(kāi) 接噴丸強(qiáng)化與激光噴丸調(diào)試。有意者私聊
需要激光噴丸和機(jī)械噴丸仿真教程文件資料的，可以私聊，可指導(dǎo)仿真調(diào)試
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本案例適合哪些人學(xué)習(xí)：
1、學(xué)習(xí)型仿真工程師
2、理工科院校學(xué)生
3、對(duì)有限元分析感興趣的工程師
你會(huì)得到什么：
1、掌握噴丸三維模型的繪制
2、掌握顯示動(dòng)力學(xué)分析相關(guān)的材料參數(shù)設(shè)置
3、理解顯示動(dòng)力學(xué)分析步的建立
4、學(xué)習(xí)噴丸強(qiáng)化分析的相互關(guān)系的設(shè)置
5、了解顯示動(dòng)力學(xué)網(wǎng)格的劃分
6、學(xué)習(xí)結(jié)果后處理的查看與對(duì)比
案例介紹：
所使用軟件為ABAQUS2018
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Gabb等[70,71]對(duì)表面噴丸強(qiáng)化的ME3合金進(jìn)行了熱腐蝕后的疲勞性能研究。研究結(jié)果表明，對(duì)于未噴丸強(qiáng)化的ME3合金，熱腐蝕使低周疲勞壽命降低了60%～98%，疲勞裂紋萌生與腐蝕坑的大小和間距密切相關(guān)。此外，溫度對(duì)于熱腐蝕下的疲勞裂紋萌生也有影響。高溫（704℃）時(shí)裂紋沿腐蝕坑周?chē)Ы缑壬蜏兀?04℃）時(shí)裂紋由腐蝕坑底部晶界萌生。
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有代做或答疑超聲擠壓零件表面加工仿真的么
在載貨汽車(chē)中，鋼板彈簧把車(chē)架與車(chē)橋用懸掛的形式連接在一起，承受車(chē)輪對(duì)車(chē)架的載荷沖擊，消減車(chē)身的劇烈振動(dòng)，保持車(chē)輛行駛的平順性和對(duì)不同路況的適應(yīng)性。50CrVA作為鋼板彈簧的最常用材料，有良好的力學(xué)性能和工藝性能，淬透性較高，釩的加入使鋼的晶粒細(xì)化，降低過(guò)熱敏感性，提高了強(qiáng)度和韌性，具有較好的抗疲勞強(qiáng)度，屈強(qiáng)比也較高。
噴丸強(qiáng)化是利用高速?gòu)椡枇鲗?duì)金屬材料表面進(jìn)行沖擊，使其表面及近表面發(fā)生塑性變形
、氫脆斷裂的一種行之有效的表面強(qiáng)化工藝。
筆記99：噴丸強(qiáng)化用鋼絲切丸的磨損失效機(jī)理
