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    論文期刊
    鏡面加工
    TC4鈦合金豪克能深滾(超聲滾壓)表面強化技術的研究
    鏡面加工 2021-08-31
    TC4鈦合金豪克能深滾表面強化技術的研究
     
    摘要:
    采用一種新型表面機械強化技術-豪克能深滾技術(UDR)對鈦合金試樣進行表面強化處理.研究了豪克能深滾處理對試件的殘余應力、加工硬化和表面形貌及表面粗糙度的影響。
    結果表明:豪克能深滾處理引入高幅值.大深度的殘余壓應力、加工硬化量適度并且顯著降低了表面粗糙度.根據以上結果分析了該技術的優勢和應用前景。
    關鍵詞:
    豪克能深滾;殘余應力;粗糙度;加工硬化;鈦合金

    李禮,朱有利,呂光義,黃元林,白咫
    (裝甲兵工程學院裝備再制造工程系,北京100072;2中國北方車輛研究所,北京100072)

          表面機械強化處理技術主要用于提高零件的疲勞性能,在航空、汽車工業等領域獲得了廣泛的應用,其強化機理主要在于引入殘余壓應力、產生加上便化和降低表面粗糙度等三方面 。傳統的表面機械強化技術主要有噴丸、滾壓和滾光等。近年來,深滾(DR,Deep Rolling ) 、低塑性滾光(LPB,Low Plas ticityBurnishing )和激光沖擊強化(LSP,Laser Shot Pee-ning )2日等得到了發展并開始在工業領域內應用。
          由于在滾壓體和零件表面的接觸處會產生較大的摩擦力,傳統的滾壓加工會在零件次衣嚴土另 2)1力并對零件表面造成劃傷,并且這種損傷會隨滾壓強度增大而加劇,因此采用該工藝很難達到深滾的效果。
          噴丸處理是一種廣泛應用的抗疲勞表面強化工藝。但是,由于噴丸所用的丸粒直徑較小,撞擊動能有限,因而能產生的殘余壓應力層的深度教文?L不和的會增加零件的表面粗糙度”,這對抗疲勞是不利的。
          DR和LPB技術正是在以上背景下發展起來的,目的是在零件表面產生大深度高值殘余壓應力的同時,保持適量的加工硬化、避免表面劃傷并降低零件的表面粗糙度。DB和LPB均是通過超高壓液體支撐一枚彈子作用在零件表面上,實現近“無摩擦”滾壓;LSP通過激光束的沖擊作用使零件表面發生塑性變形。DR和LPB都需要超高壓流體潤滑,LSP需要功率激光發生器,因此以上幾種技術的設備制造成本和使用維修費用較高.豪克能技術的發展與應用為材料表面強化處理提供了新的技術途徑[8。為此,發展了一種基于超聲振動的新型表面機械強化技術豪克能深滾技術(UDR,Ultrasonic Deep Rolling)。利用UDR技術對TC4鈦合金試樣進行了表面強化處理。研究了高頻深滾對鈦合金試樣的表面形貌、表面粗糙度、加工硬化和殘余應力的影響。

    結論:
    (1)豪克能深滾(超聲滾壓)可在零件表面引入高幅值、大深度的殘余壓應力層。最大殘余壓應力值與材料的屈服強度接近,壓應力層深度約為1 4mm。
    (2)加工硬化量低于10%。
    (3)顯著降低了表面粗糙度,使表面粗糙度由Ra2324m降低到R.Q 111m。
    以上結果表明,采用豪克能深滾處理有利于改善零件的抗疲勞性能、耐磨性和抗應力腐蝕性能等。





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