氣動輔助超聲噴丸強化的實驗研究.pdf

1、機械零件的主要失效形式有斷裂、表面損傷和過量塑性變形。斷裂失效對零件和機械設(shè)備的破壞程度最大，往往會造成較大的人員和設(shè)備事故，疲勞斷裂又是零件斷裂失效的主要形式，因此改善零件的抗疲勞破壞能力可以顯著的提高機械零件可靠性和使用壽命。噴丸強化技術(shù)是提高金屬零件疲勞強度的一種有效的方法，目前已經(jīng)在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛的推廣和應(yīng)用。
　　 噴丸強化工藝能夠消除零件表面存在有害拉應(yīng)力和微裂紋，提高零件的表面疲勞強度和抗腐蝕能力。噴丸強化

2、處理后零件表面存在的壓應(yīng)力層能夠有效阻止表面疲勞裂紋源形成和向內(nèi)部擴展，此外，噴丸強化工藝還具有操作簡單，成本低廉，適應(yīng)性強的優(yōu)點。
　　 超聲噴丸是一種新型的表面改性技術(shù)。它采用超聲波作為動力源，設(shè)備體積小、耗能更少，而且噴丸表面壓應(yīng)力層深度和最大殘余應(yīng)力值都優(yōu)于傳統(tǒng)噴丸工藝，工件表面粗糙度值明顯下降。但是現(xiàn)有超聲噴丸強化設(shè)備工作時加工方式不靈活，廢料難以及時清除，影響使用范圍和噴丸加工效果。
　　 針對以上所提及的超

3、聲噴丸工藝存在的不足，本文提出氣動輔助超聲噴丸強化方法，它主要是將超聲噴丸強化系統(tǒng)與氣動輔助運輸系統(tǒng)結(jié)合起來，改進原噴丸強化設(shè)備的工作方式，進而實現(xiàn)彈丸的循環(huán)利用和復(fù)雜工件的高效噴丸強化。主要研究內(nèi)容有:
　　 1.在對超聲噴丸強化的原理和設(shè)備組成進行深入的研究的基礎(chǔ)上，描述了氣動輔助超聲噴丸強化的工作原理和其組成部分，結(jié)合組成單元的功能特性和結(jié)構(gòu)特點，設(shè)計了實驗裝置，驗證了新型噴丸方案的可行性和科學(xué)性。
　　 2.研究

4、分析引射器的原理和特點，根據(jù)氣動輔助運輸系統(tǒng)要求設(shè)計制造了滿足實驗要求的彈丸引射器，實現(xiàn)了彈丸的循環(huán)輸送。通過對超聲變幅桿設(shè)計原理和構(gòu)造特點的研究，結(jié)合實驗要求，采用優(yōu)化設(shè)計方法，利用ANSYS有限元軟件對單一半波長變幅桿進行優(yōu)化，設(shè)計出了具有大振幅比的新型超聲變幅桿。結(jié)果表明:優(yōu)化后超聲變幅桿不僅具有大的振幅放大比而且有良好的形狀因數(shù)，滿足了實驗的基本要求。
　　 3.選用不同的工藝參數(shù)進行氣動超聲噴丸強化實驗，利用壓力測試系