TC4鈦合金噴丸強化有限元模擬.pdf

1、鈦合金比強度高，塑性、韌性好，耐蝕性、生物相容性優(yōu)良，廣泛應用于航空、航天、船舶、石化、生物醫(yī)療等領域。但其硬度低，耐磨性和抗疲勞性能差，鈦合金制品的早期失效給其工業(yè)應用造成嚴重的經濟損失。噴丸強化工藝能夠有效提高鈦合金的硬度、耐磨性和抗疲勞性能，在眾多領域得到高度認可。本文采用ABAQUS有限元軟件，模擬TC4鈦合金的噴丸強化過程，研究彈丸尺寸、噴丸速度和表面覆蓋率對其表面完整性的影響。對TC4鈦合金進行噴丸實驗研究，將實驗結果與模擬

2、結果進行對比，驗證模擬過程的合理性。結果表明:
　　通過有限元模擬分析，得出彈丸尺寸對TC4鈦合金板材最大殘余壓應力層深和殘余壓應力場深度影響顯著。隨著彈丸尺寸增大，殘余應力曲線向右側偏移，板材表面粗糙度增加。隨著噴丸速度增加，殘余應力曲線向右下方偏移，殘余應力曲線四個特征參量均增大。噴丸速度由40m/s增加到100m/s時，殘余壓應力場深度由92.2μm提高到167.3μm。噴丸速度越大，板材表面粗糙度越大，噴丸速度為100m/

3、s時，粗糙度為23.8μm，相對于40m/s的噴丸速度，粗糙度約增大2倍。表面覆蓋率在200％以內時，最大殘余壓應力層深和殘余壓應力場深度分別在51.5～52.7μm和138～149μm內小范圍波動。隨著覆蓋率增加，板材表面殘余壓應力減小，最大殘余壓應力和表面粗糙度均增大。
　　對比殘余應力在噴丸強度為0.2mmA時的實驗結果與噴丸速度為80m/s時的模擬結果，得出的模擬結果與實驗結果比較吻合，僅表面殘余壓應力的實驗值高于模擬值。

4、表面殘余壓應力和殘余壓應力場深度的實驗值分別為755.8MPa和170μm。將板材殘余應力和表面粗糙度在不同噴丸氣壓下的實驗結果與不同噴丸速度下的模擬結果進行對比，得出的實驗結果與模擬結果具有同樣的變化規(guī)律。板材表面粗糙度的實驗值和模擬值隨著噴丸氣壓和噴丸速度的增大幾乎都呈線性增加趨勢。當噴丸氣壓為0.15MPa時，粗糙度為14.8μm，噴丸氣壓增大一倍后，粗糙度約增大58.8％。同時對比不同覆蓋率下TC4鈦合金殘余應力和粗糙度的實驗結