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圆棒试样混合射流表层改性理论与试验研究

2020-12-09阅读(1004)

圆棒试样混合射流表层改性理论与试验研究

论文摘要

表层改性是抗疲劳制造中的关键工艺环节。水射流因其能量密度大、改性效率高而成为一种新兴的表层改性技术。本文针对18CrNiMo7-6渗碳钢圆柱形试样展开水射流改性的相关研究工作,以改性后表面完整性为评价指标,研究了改性工艺参数与改性效果之间的关系,总结并探讨了影响表面完整性指标的重要因素,并在此基础上提出了针对圆柱形试样的有效改性工艺。本文主要展开的研究工作有以下几个部分:1.在理论研究方面,通过分析后混合水射流的形成过程,应用动量定理推导计算了水射流的冲击力,并对残余应力的引入机理进行了探讨。2.通过理论和试验研究了水射流对圆棒试样表面全覆盖的条件,得到了喷嘴的移动速度和试样的旋转速度的临界比值,该临界值为射流在试样表面的覆盖宽度。3.采用变量分析试验方法,分别研究了试样旋转速度、喷嘴移动速度、泵输出压力和喷射次数对试样改性效果影响,发现后混合水射流喷丸时弹丸和水会对试样表层产生一定的冲蚀和磨损,改变试样表面形貌,试样表面粗糙度、表层残余应力和硬度随着试样转速和喷嘴移动速度的增加而减小,随着泵输出压力和喷射次数的增加而增大;当试样转速n=100r/min,喷嘴移动速度v=50mm/min,泵输出压力p=300MPa,喷射次数N=1时残余应力最大值约为-1176.25 MPa,硬度最大值为64HRC,硬度值比原始试样提升6.7%。4.研究了喷嘴轴线偏移圆棒试样轴线时,后混合水射流对原始试样和已改性试样表层的影响,发现随着偏移距离增大原始试样表面粗糙度、表层残余应力和硬度会逐渐减小,但对已改性试样的表层残余应力和硬度影响不大;射流在偏移距离大到接近圆棒试样截面圆半径时产生类似车削效果,对已改性表面粗糙度影响不明显。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 1 绪论
  •   1.1 引言
  •   1.2 水射流技术的研究现状
  •     1.2.1 水射流技术原理和组成
  •     1.2.2 水射流技术的产生和发展
  •     1.2.3 水射流技术在材料表面强化方面的研究现状
  •   1.3 本课题研究的内容和意义
  •   1.4 论文的结构
  • 2 后混合水射流理论
  •   2.1 后混合水射流表层改性原理
  •   2.2 后混合水射流的冲击计算
  •   2.3 射流对圆棒试样表面的覆盖
  • 3 试验装置与检测方法
  •   3.1 后混合水射流改性装置
  •     3.1.1 后混合水射流改性试验设备
  •     3.1.2 圆棒试样夹具设计及控制
  •   3.2 检测仪器及测量方法
  •     3.2.1 表面形貌的观察
  •     3.2.2 表面粗糙度的测量
  •     3.2.3 显微硬度的测量
  •     3.2.4 残余应力的测量
  •   3.3   本章小结
  • 4 表层改性试验
  •   4.1 引言
  •   4.2 试验材料
  •   4.3 试验工艺参数
  •   4.4 试验结果与分析
  •     4.4.1 试样表面形貌与粗糙度
  •     4.4.2 试样表层残余应力
  •     4.4.3 试样表层显微硬度
  •     4.4.4 分析与讨论
  •   4.5 本章小结
  • 5 喷嘴偏移量试验
  •   5.1 引言
  •   5.2 试验工艺参数
  •   5.3 试验结果与分析
  •     5.3.1 试样表面形貌与粗糙度
  •     5.3.2 试样表层残余应力
  •     5.3.3 试样表层显微硬度
  •     5.3.4 分析与讨论
  •   5.4 本章小结
  • 6 结论与展望
  •   6.1 结论
  •   6.2 展望
  • 参考文献
  • 致谢
  • 个人情况介绍、在学期间发表的学术论文
  •   个人简历
  •   在学期间发表的学术论文

    • 文章来源

    类型: 硕士论文

    作者: 安乐乐

    导师: 李延民,马泳涛,刘忠明

    关键词: 后混合水射流喷丸,圆棒试样,残余应力,粗糙度

    来源: 郑州大学

    年度: 2019

    分类: 基础科学

    专业: 力学

    单位: 郑州大学

    分类号: O358

    总页数: 62

    文件大小: 3307K

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