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公司新闻

喷丸强化在航空领域的应用

Time: 2018-01-09

发动机中,叶片是其重要组成部件之一。由于发动机叶片为异形空间曲面、叶片较薄、外形复杂、承受负荷大、工作环境恶劣,因此叶片在制造完成后需要进行喷丸强化,以提高其疲劳强度和使用寿命,同时还能增强其抗腐蚀能力。喷丸强化是目前提高零部件的使用寿命和疲劳强度的最实用和有效的方法之一。

喷丸强化

喷丸强化过程是使用压缩空气将大量的弹丸喷射到工件的表面上,在工件表面积累大量压应力,使叶片在交变疲劳应力下裂纹萌生和扩展的势垒提高,提高了抗腐蚀破坏和疲劳破坏的能力。另外,在喷丸强化过程中,表层组织在弹丸的大力打击下会发生动态再结晶,表层组织细化、残余应力值提高,可大大提高工件的疲劳强度。

1.叶片喷丸强化工艺的研究叶片喷丸强化工艺的选择直接影响喷丸的效果。喷丸强化工艺参数主要包括喷丸介质、喷丸强度、覆盖率、表面粗糙度等。对于叶片而言,适当地控制喷丸工艺的参数,使应变层内的这些变化如组织结构的变化、相变以及残余应力场等均可能成为强化因素,是提高叶片弯曲疲劳和接触疲劳极限的强化机制。

喷丸强化

1.1喷丸介质:

喷丸介质的选择主要受弹丸的直径、弹丸的形状的影响。发动机叶片应用的场合要求较高,一般选用直径为0.6mm~0.8mm的弹丸。弹丸的形状直接影响喷丸的效果,应保证球面光滑、尺寸均匀。

1.2喷丸强度:

目前,喷丸强度值的测量是使用阿尔门试片确定。测量喷丸强度常用的试片有N试片(有色金属)、A试片(最常用)、C试片(更高强度)三种。其测量原理是喷丸后将夹具撤除,测量试片经喷丸变形后的弧高,并以此弧高度定义为喷丸强度。对于弧高的测量可以使用喷丸强度测试仪,能增加测量的准确性。也可近似地以被喷金属表面残余压应力值和压应力层深度表示。叶片喷丸的残余压应力值要求不少于2.5MPa,压应力层深度要求为0.03mm~0.06mm。

1.3覆盖率:

喷丸覆盖率是指喷丸后工件上形成的凹痕覆盖的面积与工件表面的总面积的百分比。如果工件全部被凹痕覆盖,那么覆盖率为100%, 一般情况下覆盖率应大于等于100%,这样才能达到喷丸的目的。如果覆盖率超过100%,相应的喷丸强化的时间也会按比例增加。叶片喷丸后覆盖率应达到150%~200%的要求。

1.4表面粗糙度:

表面粗糙度是指加工表面上具有的较小间隔和峰谷所组成的微观几何形状特征,它是表征材料表面几何特征的参数之一。喷丸强化过程会引起工件的表面粗糙度的增大,造成零件的表面不光滑,在喷丸工程中,在达到喷丸要求的前提下应尽量减小喷丸后的粗糙度。发动机叶片喷丸后表面粗糙度要求为Ra1.6~Ra3.2。

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