探究超聲波噴丸強化工藝對不同初始粗糙度的材料表面塑性應(yīng)變、噴丸覆蓋率以及殘余應(yīng)力及表面位移場影響的變化規(guī)律。以TC4(Ti6Al4V)鈦合金材料為研究對象,基于有限元仿真軟件ABAQUS構(gòu)建超聲波噴丸工藝的三維有限元模型,研究粗糙度對材料表面超聲波噴丸強化效果的影響。結(jié)果表明:降低表面初始粗糙度,可以提高達到工藝要求覆蓋率的速度和表面發(fā)生塑性變形的程度,增加亞表面殘余壓應(yīng)力層的深度及對應(yīng)層深的殘余壓應(yīng)力值。

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【部分圖文】：

圖1USP工作原理

超聲波噴丸強化過程如圖1所示。正弦電場由馬達提供，通過使用壓電式發(fā)射機，將電能轉(zhuǎn)化為超聲波振動，這種高頻振動隨后被一個助推器放大，以增加振動頭的位移幅度，當這些能量轉(zhuǎn)化為彈丸的動能后，彈丸在密閉腔室內(nèi)高速沖擊試件[22]。

圖2不同粗糙度對應(yīng)試件

彈丸為直徑1.5mm的鑄鋼丸，數(shù)量50粒。噴丸時間設(shè)置為2s。試件表面粗糙度分別設(shè)置為0.1,0.2,0.3mm，如圖2所示。彈丸在振動頭布置如圖3a所示。在ABAQUS對模型分析步、場變量輸出、歷程變量輸出、接觸設(shè)置、邊界條件約束、網(wǎng)格模型劃分、仿真過程中對腔室、振動頭及....

圖3幾何及有限元模型

彈丸在振動頭布置如圖3a所示。在ABAQUS對模型分析步、場變量輸出、歷程變量輸出、接觸設(shè)置、邊界條件約束、網(wǎng)格模型劃分、仿真過程中對腔室、振動頭及彈丸采用剛體約束，不考慮變形。超聲波噴丸強化過程如圖3b所示。1.3部件及試件材料參數(shù)

圖4不同粗糙度試塊0.1sZ方向位移場

達到試件下表面覆蓋率75%時，初始粗糙度為0.1,0.2,0.3mm的試件仿真時間分別為1.7,1.9,2.0s，如圖5所示。圖5實現(xiàn)75%覆蓋率對應(yīng)不同仿真時間

本文編號：3953480