微粒子喷丸在40CrNiMo小模数齿轮上的工艺研究

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作者 余泳 李超 +1 位作者 姚勇 陈汉兵 《中国科技期刊数据库 工业A》 2023年第9期155-159,共5页

微粒子喷丸(Fine particle peening,FPP)是在传统喷丸基础上发展起来的一种新表面强化方式,为了能满足小模数齿轮对表面残余应力、精度等级和后续加工如离子氮化渗氮层均匀效果的要求,本工艺研究拟通过分析不同粒径两种丸料(50μm铸钢丸... 微粒子喷丸(Fine particle peening,FPP)是在传统喷丸基础上发展起来的一种新表面强化方式,为了能满足小模数齿轮对表面残余应力、精度等级和后续加工如离子氮化渗氮层均匀效果的要求,本工艺研究拟通过分析不同粒径两种丸料(50μm铸钢丸和100μm钨金微球)在40CrNiMo小模数齿轮上喷丸后的残余应力变化,粗糙度变化,以及离子氮化效果,为优化工艺参数和路径方法提供依据。 展开更多

关键词 微粒子喷丸 小模数齿轮 钨金微球 残余应力 粗糙度 离子氮化

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微粒子喷丸对螺栓连接结构性能的改善研究

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作者 宋树亮 梁海啸 +2 位作者 张远彬 常振 叶天一 《机械》 2023年第11期38-45,共8页

由于铁路机车车辆在运行过程中经常出现螺栓连接的松动,螺栓疲劳断裂等导致螺栓连接性能下降的问题,影响行车安全。为了改善螺栓的安全性能,本文使用平均粒径55μm的高速工具钢球对常用的M12商用螺栓螺杆表面进行微粒子喷丸强化处理。... 由于铁路机车车辆在运行过程中经常出现螺栓连接的松动,螺栓疲劳断裂等导致螺栓连接性能下降的问题,影响行车安全。为了改善螺栓的安全性能,本文使用平均粒径55μm的高速工具钢球对常用的M12商用螺栓螺杆表面进行微粒子喷丸强化处理。测试了微粒子喷丸前、后螺栓扭矩系数以及螺栓轴向预紧力的下降情况和横向循环加载周次间的关系。结果表明,微粒子喷丸处理能够有效降低螺栓扭矩系数的分散程度,并减缓横向循环加载时轴向预紧力的下降。通过以上研究发现,微粒子喷丸处理后螺栓性能改善的原因可以主要归结于:(1)降低了约一倍的螺栓表面粗糙度;(2)螺栓表层硬度被提高了约20%;(3)在螺栓表层引入了大量额外的残余压应力。上述因素均在一定程度上降低了扭矩系数的分散性并提高了螺栓的疲劳强度。 展开更多

关键词 螺栓连接 微粒子喷丸 疲劳强度 扭矩系数 残余压应力

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微粒子喷丸中碳钢疲劳性能分析 被引量：15

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作者 张继旺 鲁连涛 张卫华 《金属学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2009年第11期1378-1383,共6页

使用旋转弯曲疲劳试验机进行了中碳钢10^9cyc的疲劳实验,分析了直径100μm的钢球和陶瓷球喷丸处理后材料的疲劳性能及实验过程中残余应力的稳定性.与未喷丸试样相比,2种微粒子喷丸试样的疲劳极限分别提高了35%和23%.根据实验过程中对残... 使用旋转弯曲疲劳试验机进行了中碳钢10^9cyc的疲劳实验,分析了直径100μm的钢球和陶瓷球喷丸处理后材料的疲劳性能及实验过程中残余应力的稳定性.与未喷丸试样相比,2种微粒子喷丸试样的疲劳极限分别提高了35%和23%.根据实验过程中对残余应力的跟踪测试,详细分析了残余应力松弛的过程及机理,阐述了疲劳极限提高机理及其控制因素. 展开更多

关键词 中碳钢 微粒子喷丸 应力松弛 疲劳极限 循环屈服强度

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微粒子喷丸齿轮法向接触刚度模型

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作者 莫海军 赵航 +4 位作者 成雨 黄杰 陈思宏 柯韦圣 万珍平 《华南理工大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第9期90-98,共9页

微粒子喷丸作为高性能齿轮制造的关键技术之一,准确地分析其对齿轮法向接触刚度的影响规律是研究齿轮动力学及齿轮精密制造的重要课题之一。本文通过对微粒子喷丸齿轮表面微观形貌表征,对比分析微粒子喷丸前后齿面微观形貌变化情况,结... 微粒子喷丸作为高性能齿轮制造的关键技术之一,准确地分析其对齿轮法向接触刚度的影响规律是研究齿轮动力学及齿轮精密制造的重要课题之一。本文通过对微粒子喷丸齿轮表面微观形貌表征,对比分析微粒子喷丸前后齿面微观形貌变化情况,结合分形理论,考虑单个微凸体弹性-弹塑性-塑性变形及微凸体间相互作用关系,建立微粒子喷丸齿轮法向接触刚度分析模型。仿真分析法向接触刚度随法向载荷、分形维数D、分形粗糙幅值G及材料特性参数的变化规律;利用功率谱密度函数法提取微粒子喷丸齿轮表面分形参数,分析微粒子喷丸对齿轮法向接触刚度的影响。结果表明:微粒子喷丸使得齿面形成随机分布的微米级甚至纳米级凹坑,降低齿面表面粗糙度,但齿面表面粗糙度随微粒子喷丸强度的增加而增加;法向接触刚度随法向载荷、材料屈服强度、齿面分形维数D的增大而增大,随齿面分形粗糙幅值G的增大而减小。微粒子喷丸通过改变齿轮表面微观形貌,进而改变分形维数D和分形粗糙幅值G,使得齿轮法向接触刚度发生变化,与未喷丸齿轮相比,微粒子喷丸能够提高齿轮法向接触刚度,且随着微粒子喷丸强度的增加,齿轮法向接触刚度降低。研究结果为齿轮动力学研究及高性能齿轮制造提供理论基础。 展开更多

关键词 微粒子喷丸 齿轮 微凸体相互作用 法向接触刚度 分形理论

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微粒子喷丸技术研究进展 被引量：5

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作者 李蕊芝 周香林 +2 位作者 孙澄川 谢晨 温薇 《航空制造技术》 CSCD 北大核心 2021年第6期82-87,95,共7页

微粒子喷丸因其采用的弹丸介质尺寸小,具有强化基体表面并降低表面粗糙度的优点,已成为航空、能源动力等领域中一项重要的表面强化技术。目前对于该技术的研究仍处于对其强化机理的试验论证阶段,还未有完整的理论体系。对微粒子喷丸技... 微粒子喷丸因其采用的弹丸介质尺寸小,具有强化基体表面并降低表面粗糙度的优点,已成为航空、能源动力等领域中一项重要的表面强化技术。目前对于该技术的研究仍处于对其强化机理的试验论证阶段,还未有完整的理论体系。对微粒子喷丸技术的原理和特点进行了综述,讨论了微粒子喷丸的强化机制,阐述了目前微粒子喷丸技术的研究现状及在各类材料中的应用,并指出了该技术的应用前景。研究各类参数对喷丸效果的影响将是微粒子喷丸发展的主要方向。 展开更多

关键词 微粒子喷丸 疲劳性能 表面强化 强化机制 表面粗糙度

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基于微粒子喷丸处理的螺栓防松能力改善研究 被引量：3

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作者 薛海峰 张煜超 +2 位作者 宗艳 沈训梁 张明远 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第2期20-24,共5页

目的基于试验测试结果,研究微粒子喷丸(FPP)技术对螺栓防松性能的影响及机理。方法使用微粒子喷丸工艺处理了两种硬度不同的螺栓(不锈钢螺栓和镀锌螺栓),使用螺栓横向振动试验装置在液压伺服万能疲劳试验机上对以上两种类型的未喷丸螺... 目的基于试验测试结果,研究微粒子喷丸(FPP)技术对螺栓防松性能的影响及机理。方法使用微粒子喷丸工艺处理了两种硬度不同的螺栓(不锈钢螺栓和镀锌螺栓),使用螺栓横向振动试验装置在液压伺服万能疲劳试验机上对以上两种类型的未喷丸螺栓及喷丸螺栓进行了反复加载振动试验。试验结束后,使用扫描电镜(SEM)对螺纹配合处的螺栓螺牙进行了磨损形貌观察。结果未喷丸情况下,镀锌螺栓比不锈钢螺栓的防松能力低约40%。微粒子喷丸处理后,镀锌螺栓的防松能力提高了28%,而不锈钢螺栓的防松能力提高了15%,微粒子喷丸对镀锌螺栓的防松能力提高更加显著。螺纹表面的磨损程度越低,螺栓的防松能力越强。结论微粒子喷丸处理提高了螺牙表面的硬度,减轻了螺牙的磨损程度,从而改善了螺栓的防松性能。微粒子喷丸技术对螺栓防松能力的改善程度随着螺栓螺牙表面硬度的增加而增大。 展开更多

关键词 微粒子喷丸 螺纹面 磨损 松动 螺栓

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微粒子喷丸工艺对EA4T车轴钢表面性能和疲劳强度的影响 被引量：2

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作者 朱守东 张继旺 +3 位作者 易科尖 苏凯新 李行 张金鑫 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第14期14181-14186,共6页

研究了不同微粒子喷丸工艺对EA4T车轴钢材料表面性能和疲劳强度的影响。基于9种不同喷丸强度或覆盖率(主要由喷丸时间决定)的微粒子喷丸工艺,探究了微粒子喷丸工艺对EA4T车轴钢表面的粗糙度、三维形貌、残余应力、半高宽(FWHM)和表面晶... 研究了不同微粒子喷丸工艺对EA4T车轴钢材料表面性能和疲劳强度的影响。基于9种不同喷丸强度或覆盖率(主要由喷丸时间决定)的微粒子喷丸工艺,探究了微粒子喷丸工艺对EA4T车轴钢表面的粗糙度、三维形貌、残余应力、半高宽(FWHM)和表面晶粒尺寸的影响。同时进行疲劳实验得出每种工艺的疲劳极限,并分析了试样断口的形貌。微粒子喷丸在材料表面引入了100μm左右的影响层。随着喷丸强度的增加,材料的表面粗糙度增加。在同一喷丸强度下,20 s喷丸表面粗糙度比10 s与30 s喷丸小。喷丸强度和覆盖率对残余应力最大值的影响较小,但对残余应力层深度的影响显著。喷丸后表面的FWHM最大并在深度方向逐渐减小,喷丸强度越大,喷丸对FWHM的影响层越深。随着喷丸强度和覆盖率的增加,微粒子喷丸试样表面晶粒尺寸减小。所有微粒子喷丸试样疲劳破坏均萌生自表面。不同微粒子喷丸工艺对EA4T车轴钢表面性能的影响不同,但是微粒子喷丸均使材料疲劳极限得到显著提高。 展开更多

关键词 EA4T车轴钢 微粒子喷丸 喷丸强度 覆盖率 表面性能 疲劳极限

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微粒子喷丸对等温淬火球墨铸铁超高周疲劳性能的影响

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作者 李伟 张继旺 +1 位作者 王华强 鲁连涛 《实验力学》 CSCD 北大核心 2016年第6期803-808,共6页

为分析微粒子喷丸工艺对等温淬火球墨铸铁(ADI)超高周疲劳性能的改善情况,利用旋转弯曲疲劳试验机开展了ADI 109循环周次疲劳试验。对比分析了经微粒子喷丸处理前后试样的疲劳性能,并利用扫描电镜对断口表面进行观察,分析了其超高周疲... 为分析微粒子喷丸工艺对等温淬火球墨铸铁(ADI)超高周疲劳性能的改善情况,利用旋转弯曲疲劳试验机开展了ADI 109循环周次疲劳试验。对比分析了经微粒子喷丸处理前后试样的疲劳性能,并利用扫描电镜对断口表面进行观察,分析了其超高周疲劳破坏行为。结果表明:未喷丸和喷丸处理后ADI的S-N曲线均表现为典型的阶梯下降型,且在超高周区域没有传统疲劳极限。微粒子喷丸可显著提高原始材料高周阶段的疲劳强度,超高周阶段的疲劳强度也有一定程度的提升。断口观察显示,超高周阶段两种试样均起裂于内部的缩孔或石墨球,并且部分断口表面可观察到粒状亮面GBF(granular bright face)区域。微粒子喷丸所引入的硬化层及残余压应力迫使疲劳裂纹萌生位置向内部转移。通过降低裂纹萌生位置的应力可改善旋转弯曲条件下超高周阶段的疲劳强度。 展开更多

关键词 等温淬火球墨铸铁 微粒子喷丸 超高周疲劳 S-N疲劳寿命曲线 疲劳强度

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微粒子喷丸的残余应力场和表面粗糙度仿真 被引量：5

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作者 吕文博 张海 +2 位作者 韩俊豪 宋晓庆 赵武 《金属热处理》 CAS CSCD 北大核心 2018年第9期227-232,共6页

为了揭示微粒子喷丸工艺参数与残余应力场和表面粗糙度之间的关系,采用有限元软件ANSYS/LS-DYNA建立了单丸粒冲击模型,对比分析了微粒子直径和冲击速度对残余应力沿靶材厚度方向的分布以及表面粗糙度的影响,归纳总结了弹痕直径D和残余... 为了揭示微粒子喷丸工艺参数与残余应力场和表面粗糙度之间的关系,采用有限元软件ANSYS/LS-DYNA建立了单丸粒冲击模型,对比分析了微粒子直径和冲击速度对残余应力沿靶材厚度方向的分布以及表面粗糙度的影响,归纳总结了弹痕直径D和残余压应力场深度HR与直径和速度乘积之间的关系式,以及弹痕直径与残余压应力场深度之间的关系式。研究结果表明：随着冲击速度和直径的增加,残余压应力场深度、最大残余压应力值和表面粗糙度逐渐增大,表面残余压应力值随着冲击速度的增加具有一定的波动性,随着直径的增加而增大。速度和直径的乘积与弹痕直径呈线性关系,弹痕直径又与残余压应力场深度呈线性关系。 展开更多

关键词 微粒子喷丸 残余应力场 表面粗糙度 有限元仿真 弹痕直径

原文传递

微粒子喷丸影响因素的数值仿真 被引量：1

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作者 吕文博 张海 +3 位作者 张小敏 韩俊豪 宋晓庆 赵武 《金属热处理》 CAS CSCD 北大核心 2019年第1期235-240,共6页

微粒子喷丸得到的残余压应力场和表面粗糙度除了受微粒子直径和冲击速度的影响,还受到冲击次数,冲击角度和搭接率的影响,为了研究这些工艺参数对微粒子喷丸强化效果的影响规律,采用ANSYS/LS-DYNA对微粒子喷丸的有限元模型进行了数值仿... 微粒子喷丸得到的残余压应力场和表面粗糙度除了受微粒子直径和冲击速度的影响,还受到冲击次数,冲击角度和搭接率的影响,为了研究这些工艺参数对微粒子喷丸强化效果的影响规律,采用ANSYS/LS-DYNA对微粒子喷丸的有限元模型进行了数值仿真分析。结果表明,随着冲击次数的增加和冲击角度的增大,残余压应力场的大小和深度逐渐增大,表面粗糙度也逐渐增大。残余压应力场的大小和深度以及表面粗糙度都与搭接率呈下凹的二次曲线关系。 展开更多

关键词 微粒子喷丸 残余应力场 表面粗糙度 有限元仿真

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先进喷丸表面改性技术研究进展 被引量：22

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作者 黄志超 吕世亮 +1 位作者 谢春辉 卢能芝 《材料科学与工艺》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第3期57-61,共5页

综述了先进喷丸表面改性技术研究现状及应用,阐述了微粒子喷丸、激光喷丸、超声/高能喷丸、高压水射流喷丸的基本原理,与传统喷丸对比发现,微粒子喷丸可提高材料的耐磨性,激光喷丸可精确控制定位,超声/高能喷丸可实现材料表面纳米化,高... 综述了先进喷丸表面改性技术研究现状及应用,阐述了微粒子喷丸、激光喷丸、超声/高能喷丸、高压水射流喷丸的基本原理,与传统喷丸对比发现,微粒子喷丸可提高材料的耐磨性,激光喷丸可精确控制定位,超声/高能喷丸可实现材料表面纳米化,高压水射流喷丸可承受半柔性冲击并减少应力集中.此外,对各种喷丸技术综合分析并进行对比,认为超声喷丸、复合喷丸(高能-微粒喷丸,激光-机械喷丸)综合性能最佳,并展望了未来应重点开展的工作. 展开更多

关键词 微粒子喷丸 激光喷丸 超声/高能喷丸 高压水射流喷丸 复合喷丸

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振动条件下螺纹面磨损对紧固件抗松能力影响 被引量：11

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作者 张明远 鲁连涛 +2 位作者 张远彬 张继旺 曾东方 《西南交通大学学报》 EI CSCD 北大核心 2018年第3期596-601,共6页

为改善振动条件下螺纹紧固件抵抗松动能力,在紧固件横向振动试验装置上,测试了微粒子喷丸未处理及处理镀锌紧固件的抗松动能力,使用扫描电镜观察测量了试验前、后螺纹面磨损形貌和尺寸,建立了考虑螺纹面磨损深度的紧固件刚度模型,利用... 为改善振动条件下螺纹紧固件抵抗松动能力,在紧固件横向振动试验装置上,测试了微粒子喷丸未处理及处理镀锌紧固件的抗松动能力,使用扫描电镜观察测量了试验前、后螺纹面磨损形貌和尺寸,建立了考虑螺纹面磨损深度的紧固件刚度模型,利用该模型计算分析了磨损深度改变对预紧力的影响.结果表明:未喷丸紧固件预紧力耐久极限为2.8 k N,喷丸紧固件为2.0 k N,未喷丸紧固件抗松动能力低于喷丸紧固件,未喷丸紧固件螺纹面发生严重磨损,喷丸紧固件螺纹面磨损轻微;螺纹面磨损深度随着滑移距离的增加而增加,紧固件预紧力随着螺纹面磨损深度的增加先呈线性降低,随后降低速度逐渐加快.螺纹面磨损降低了紧固件抵抗松动的能力. 展开更多

关键词 螺纹紧固件 磨损 松动 微粒子喷丸 数值计算

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