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零件(材料)表面塑性变形对残余应力的影响

2025-02-24 15:32:37 喷丸技术联盟 阅读

       喷丸在零件表面引入的残余压应力层是实际喷丸效果的重要因素。该零件表层的残余压力层可以抵消外部施加的拉应力,从而可以使零件在疲劳、腐蚀疲劳和应力腐蚀的环境下提高其服役性能。因此,任何能够影响表面应力水平的因素都是非常重要的。

       众所周知,一定温度下的热处理可以降低零件内部的残余应力水平。通常可以通过消除应力退火的方法降低零件表面的有害拉应力。但是,一定温度下的热处理也可以消除有益的表面残余压应力,因此在一些标准规范中,对于喷丸后的零件是禁止热处理的。目前大家可能了解比较少的是,小的塑性应变能够很大程度地影响喷丸后零件的残余应力分布。有研究指出,对于喷丸后铝合金(AlCu5Mg2),压和拉塑性应变可以改变表面的应力水平。在材料表面上施加一个小的拉塑性应变可以把材料表层的原始残余压应力改变为残余拉应力。从另一方面来讲,压塑性应变仅仅降低了表面残余压应力水平,而未能改变压应力的符号。

       选择两种常见的纯元素材料,铜和镍以及三种钢铁材料-低碳钢(美国条钢牌号B)、碳素钢(BS EN8)和低合金钢(BS EN30B)。对于两种纯元素材料,检测了其次表层的残余应力分布变化。采用相同型号的丸料对以上试块的两个主要的面进行喷丸强化。对铜和镍试样的次表层残余应力测试需要对材料进行连续均匀的去除。可以采用合适的溶液用化学抛光的方法实现。试验中只对试样的一个面进行化学抛光并对材料去除后对残余应力的影响进行修正。

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       喷丸后引入的残余压应力的优势在一定条件下可能会消失。如果零件表面存在残余拉应力,那么对该零件的服役性能是非常不利的。而喷丸后的零件处在一个拉塑性应变的环境中也不是没有可能的。零件的偶然损害有可能会发生。变形的零件可能会需要进行校正。如果可能的话,上述情况应该要避免。有时,重新喷丸的方法会被用于使零件保持一定残余压应力层深。

      总之,需要指出的是,在喷丸后的材料中,对于塑性应变对残余应力分布的影响还有相当广阔的领域值得去探究。