喷丸强化技术课件.ppt

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1、第三讲第三讲 表面改性技术表面改性技术（喷丸强化技术）（喷丸强化技术）邢亚哲邢亚哲 博士博士/副教授副教授长安大学长安大学 材料表面强化研究所材料表面强化研究所.主要内容主要内容l l喷丸强化原理l l喷丸强化设备及弹丸材料l l喷丸强化应用及研究l l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。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0.1-0.8 mm.（1）形成高密度位错，其）形成高密度位错，其 在随后

2、交变应力及温在随后交变应力及温 度的作用下逐渐排列度的作用下逐渐排列 规则，呈现多边形，规则，呈现多边形，在硬化层内形成了更在硬化层内形成了更 小的亚晶粒；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）形成了高的宏观残余 压应力。压应力。.第二节 喷丸强化设备及弹丸材料l 设备设备1）气动式喷丸机）气动式喷丸机优点：操作灵活优点：操作灵活。缺点：功耗大、效率低。缺点：功耗大、效率低。应用：要求喷丸强度较低、应用：要求喷丸强度较低、品种多、批量小、品种多、批量小、形状复杂、尺寸较形状复杂、尺寸较 小的零件。小的零件。.2）机械离心式喷丸机）机械离心式喷丸机优点：功率小、效率高、优点

3、：功率小、效率高、喷丸质量稳定。喷丸质量稳定。缺点：设备制造成本高。缺点：设备制造成本高。应用：要求喷丸强度高、应用：要求喷丸强度高、品种少、批量大、品种少、批量大、形状简单、尺寸较形状简单、尺寸较 大的零件。大的零件。.l 弹丸弹丸形状尺寸：一般为圆球形，直径一般形状尺寸：一般为圆球形，直径一般 为为0.05-1.5mm。材质：铸铁丸、铸钢丸、不锈钢丸、材质：铸铁丸、铸钢丸、不锈钢丸、弹簧钢丸、玻璃丸、陶瓷丸等。弹簧钢丸、玻璃丸、陶瓷丸等。应用：应用：1）黑色金属零件：铸钢丸、铸铁丸或玻璃丸；）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。）有色金属和不锈

4、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。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合金喷丸处理后断面结构流变区流变区过渡区过渡区.王明涛,等.航空制造技术，5（2012）92.材料：材料：2024-T351铝合金板材铝合金板材.王明涛,等.航空制造技术，5（2012）92.7075铝合金喷丸铝合金喷丸胡永会,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-T

5、851铝合金喷丸铝合金喷丸二次喷丸：二次喷丸：铸钢丸铸钢丸+玻璃丸玻璃丸.王欣,等.材料保护，44（2011）9.2124-T851铝合金喷丸铝合金喷丸.李茂林.中国表面工程，20（2007）18.Al-Zn-Mg合金高能喷丸合金高能喷丸样品在真空炉中固溶处理（样品在真空炉中固溶处理（480，60min），），直径直径8mm的不锈钢弹丸的不锈钢弹丸.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l 激光喷

6、丸短脉冲的高峰值功率密度的激光辐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，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，并残留很表面就会产生应变硬化，并残留很大的压应力。大的压应力。.激光喷丸（LY2合金）喷喷丸丸前

7、前喷喷丸丸后后马壮,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.l 超声喷丸 超声喷丸与普通喷丸的主要区别为弹丸（或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。撞针）从各方向以超声频撞击已被固定的材料表面。应用：应用：1）由于其引入材料内部的能变较大）由于其引入材料内部的能变较大,常用于实现常用于实现 材料表面

8、的纳米化材料表面的纳米化,降低氮化温度等方面；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、）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。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。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.谢谢各位！不足之处敬请指正！.