喷丸强化技术.ppt

第三讲表面改性技术（喷丸强化技术）,邢亚哲博士/副教授长安大学材料表面强化研究所,主要内容,喷丸强化原理喷丸强化设备及弹丸材料喷丸强化应用及研究喷丸技术新发展,概念：是将大量高速运动的弹丸连续喷射到零件表面上，使金属表面产生强烈的塑性变形，形成一定厚度的形变硬化层的工艺过程。,第一节喷丸强化原理,（1）形成高密度位错，其在随后交变应力及温度的作用下逐渐排列规则，呈现多边形，在硬化层内形成了更小的亚晶粒；,硬化层内产生的两种变化,（2）形成了高的宏观残余压应力。,第二节喷丸强化设备及弹丸材料,设备,1）气动式喷丸机,优点：操作灵活。缺点：功耗大、效率低。应用：要求喷丸强度较低、品种多、批量小、形状复杂、尺寸较小的零件。,2）机械离心式喷丸机,优点：功率小、效率高、喷丸质量稳定。缺点：设备制造成本高。应用：要求喷丸强度高、品种少、批量大、形状简单、尺寸较大的零件。,弹丸,形状尺寸：一般为圆球形，直径一般为0.05-1.5mm。,材质：铸铁丸、铸钢丸、不锈钢丸、弹簧钢丸、玻璃丸、陶瓷丸等。,应用：1）黑色金属零件：铸钢丸、铸铁丸或玻璃丸；2）有色金属和不锈钢零件：玻璃丸或不锈钢丸。,第三节喷丸强化应用及研究,目的：细化晶粒，提高性能。,李慕勤,等.材料表面工程技术，2010.,Al-Si合金喷丸处理后断面结构,流变区,王明涛,等.航空制造技术，5（2012）92.,材料：2024-T351铝合金板材,王明涛,等.航空制造技术，5（2012）92.,7075铝合金喷丸,胡永会,等.材料研究与应用，4（2010）174.,胡永会,等.材料研究与应用，4（2010）174.,胡永会,等.材料研究与应用，4（2010）174.,王欣,等.材料保护，44（2011）9.,2124-T851铝合金喷丸,二次喷丸：铸钢丸+玻璃丸,王欣,等.材料保护，44（2011）9.,2124-T851铝合金喷丸,李茂林.中国表面工程，20（2007）18.,Al-Zn-Mg合金高能喷丸,样品在真空炉中固溶处理（480，60min），直径8mm的不锈钢弹丸,李茂林.中国表面工程，20（2007）18.,Al-Zn-Mg合金高能喷丸,李茂林.中国表面工程，20（2007）18.,Al-Zn-Mg合金高能喷丸,陈勃,等.航空学报，31（2010）519.,第四节喷丸技术新发展,激光喷丸,短脉冲的高峰值功率密度的激光辐射金属靶材时，金属表面吸收层吸收激光能量发生爆炸性汽化蒸发，产生高温高压的等离子体，该等离子体受到约束层的约束而产生高强度压力冲击波，作用于金属表面并向内部传播。当冲击波的峰值压力超过金属的动态屈服强度时，金属表面就会产生应变硬化，并残留很大的压应力。,激光喷丸（LY2合金）,马壮,等.特种加工技术与装备，10（2007）36.,激光喷丸（6061-T6合金）,周建忠,等.中国激光，38（2011）0703009-1.,激光喷丸（6061-T6合金）,周建忠,等.中国激光，38（2011）0703009-1.,第四节喷丸技术新发展,张新华,等.航空制造技术，13（2008）78.,超声喷丸,超声喷丸与普通喷丸的主要区别为弹丸（或撞针）从各方向以超声频撞击已被固定的材料表面。,应用：1）由于其引入材料内部的能变较大,常用于实现材料表面的纳米化,降低氮化温度等方面；2）在飞机、坦克、汽车和各种机械设备的齿轮、轴承、涡轮盘、叶片及模具、切削工具等。,优势：实施方便、效果显著、适应面广、消耗低等。,超声喷丸与普通喷丸效果比较（7075-T651合金）,张新华,等.航空制造技术，13（2008）78.,超声喷丸与普通喷丸效果比较（7075-T651合金）,张新华,等.航空制造技术，13（2008）78.,超声喷丸与普通喷丸效果比较（7075-T651合金）,张新华,等.航空