摘要：噴丸強化作為一種有效的表面冷處理工藝，經過了40多年的發展，應用范圍越來越廣泛，正日益成為航空航天、軍工、鐵路等領域不可或缺的提高零部件疲勞強度的手段。噴丸強化是無數細小彈丸高速沖擊零部件表面的過程，會在零部件表面產生一層殘余壓應力層，并伴隨晶粒細化、位錯密度增大等顯微組織變化，這些有利的變化會防止或抑制微裂紋的產生，顯著提高零部件的抗疲勞、抗應力腐蝕開裂能力。噴丸強化技術作為一種提高零部件可靠性和耐久性的有效手段，其工藝參數的的選擇和確定卻較為繁瑣，需要通過試噴和預試驗來確定，存在著試噴周期長，參數確定效率低等不足。本文擬通過有限元仿真的方法來研究殘余應力的分布以及殘余應力與噴丸工藝參數之間的關系，進而應用仿真分析結果來指導實際工程中噴丸參數的確定，這對于快速確定噴完工藝參數具有實際意義。基于顯示動力學分析方法分別建立了噴丸有限元模型，模擬研究了采用不同噴丸工藝參數，主要包括彈丸直徑、噴丸速度、噴射角度和覆蓋率對噴丸處理之后材料的殘余應力的影響，進行了試驗研究，主要是噴丸試驗和疲勞試驗，以驗證零件噴丸后的延壽情況。得出的結論如下：當彈丸的材料一定時，影響噴丸殘余應力場的因素主要是彈丸直徑和噴丸速度，噴射角度的影響相對小些。通過比較彈丸直徑對材料殘余應力場的影響，可以發現彈丸直徑對殘余應力的影響比較顯著，隨著彈丸直徑的增大，其所具有的動能也增加，最大殘余應力和表面殘余應力在不斷增大，但是增加的幅度并不明顯。通過比較噴丸速度對殘余應力的影響，可以發現，隨著彈丸速度的增加，表面殘余壓應力先增加然后又減小，而最大殘余壓應力卻一直增加。殘余壓應力深度隨著噴丸速度的增加一直在增加。通過比較噴射角度和覆蓋率對殘余應力的影響，可以看出，改變噴射角度或覆蓋率，雖然表面殘余應力和最大殘余應力都會增加，但增幅并不明顯，而最大殘余壓應力深度和殘余壓應力深度變化比較大，說明這兩個因素主要影響殘余應力的深度。從疲勞試驗的數據中可以看出，噴丸大幅度提高了試樣的疲勞壽命，噴丸確實能提高零部件的疲勞性能，延長其服役壽命。
　　關鍵詞：噴丸強化，殘余壓應力，疲勞壽命
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責任編輯：趙澤南

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