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镜面加工
TC4钛合金豪克能深滚(超声滚压)表面强化技术的研究
镜面加工 2021-08-31
TC4钛合金豪克能深滚表面强化技术的研究
 
摘要:
采用一种新型表面机械强化技术-豪克能深滚技术(UDR)对钛合金试样进行表面强化处理.研究了豪克能深滚处理对试件的残余应力、加工硬化和表面形貌及表面粗糙度的影响。
结果表明:豪克能深滚处理引入高幅值.大深度的残余压应力、加工硬化量适度并且显著降低了表面粗糙度.根据以上结果分析了该技术的优势和应用前景。
关键词:
豪克能深滚;残余应力;粗糙度;加工硬化;钛合金

李礼,朱有利,吕光义,黄元林,白咫
(装甲兵工程学院装备再制造工程系,北京100072;2中国北方车辆研究所,北京100072)

      表面机械强化处理技术主要用于提高零件的疲劳性能,在航空、汽车工业等领域获得了广泛的应用,其强化机理主要在于引入残余压应力、产生加上便化和降低表面粗糙度等三方面 。传统的表面机械强化技术主要有喷丸、滚压和滚光等。近年来,深滚(DR,Deep Rolling ) 、低塑性滚光(LPB,Low Plas ticityBurnishing )和激光冲击强化(LSP,Laser Shot Pee-ning )2日等得到了发展并开始在工业领域内应用。
      由于在滚压体和零件表面的接触处会产生较大的摩擦力,传统的滚压加工会在零件次衣严土另 2)1力并对零件表面造成划伤,并且这种损伤会随滚压强度增大而加剧,因此采用该工艺很难达到深滚的效果。
      喷丸处理是一种广泛应用的抗疲劳表面强化工艺。但是,由于喷丸所用的丸粒直径较小,撞击动能有限,因而能产生的残余压应力层的深度教文?L不和的会增加零件的表面粗糙度”,这对抗疲劳是不利的。
      DR和LPB技术正是在以上背景下发展起来的,目的是在零件表面产生大深度高值残余压应力的同时,保持适量的加工硬化、避免表面划伤并降低零件的表面粗糙度。DB和LPB均是通过超高压液体支撑一枚弹子作用在零件表面上,实现近“无摩擦”滚压;LSP通过激光束的冲击作用使零件表面发生塑性变形。DR和LPB都需要超高压流体润滑,LSP需要功率激光发生器,因此以上几种技术的设备制造成本和使用维修费用较高.豪克能技术的发展与应用为材料表面强化处理提供了新的技术途径[8。为此,发展了一种基于超声振动的新型表面机械强化技术豪克能深滚技术(UDR,Ultrasonic Deep Rolling)。利用UDR技术对TC4钛合金试样进行了表面强化处理。研究了高频深滚对钛合金试样的表面形貌、表面粗糙度、加工硬化和残余应力的影响。

结论:
(1)豪克能深滚(超声滚压)可在零件表面引入高幅值、大深度的残余压应力层。最大残余压应力值与材料的屈服强度接近,压应力层深度约为1 4mm。
(2)加工硬化量低于10%。
(3)显著降低了表面粗糙度,使表面粗糙度由Ra2324m降低到R.Q 111m。
以上结果表明,采用豪克能深滚处理有利于改善零件的抗疲劳性能、耐磨性和抗应力腐蚀性能等。