電火花加工表面前混合水射流噴丸流場(chǎng)及殘余應(yīng)力場(chǎng)研究.pdf

1、噴丸強(qiáng)化是提高金屬零部件抗疲勞性能最有效的方法之一，前混合水射流噴丸強(qiáng)化技術(shù)作為一種新興的表面改性技術(shù)，具有噴丸覆蓋率高、受?chē)姳砻娲植诙戎翟黾有?、?qiáng)化效果好等優(yōu)點(diǎn)，易于實(shí)現(xiàn)綠色噴丸強(qiáng)化。本文應(yīng)用理論分析和數(shù)值模擬相結(jié)合的研究方法，對(duì)前混合水射流噴丸噴嘴結(jié)構(gòu)幾何參數(shù)、噴嘴內(nèi)外流場(chǎng)、電火花加工表面噴丸前后殘余應(yīng)力場(chǎng)進(jìn)行了系統(tǒng)研究，為前混合水射流噴丸強(qiáng)化技術(shù)的工程實(shí)際應(yīng)用提供了科學(xué)依據(jù)。
　　基于表面工程學(xué)、斷裂力學(xué)、晶體學(xué)、物理學(xué)、射

2、流力學(xué)等學(xué)科，分析了金屬疲勞斷裂和前混合水射流噴丸強(qiáng)化機(jī)理，認(rèn)為金屬的疲勞斷裂過(guò)程分為裂紋的萌生、裂紋的擴(kuò)展和瞬時(shí)斷裂三個(gè)階段；前混合水射流噴丸強(qiáng)化對(duì)金屬零部件表層材料的組織結(jié)構(gòu)和殘余應(yīng)力均有改變，可有效抑制疲勞裂紋的萌生和擴(kuò)展，提高了金屬零部件的抗疲勞性能。
　　應(yīng)用FLUENT軟件，對(duì)影響前混合水射流噴丸噴嘴出口8mm處離散相軸向速度的噴嘴3個(gè)主要參數(shù)進(jìn)行了正交試驗(yàn)，并對(duì)噴嘴內(nèi)外流場(chǎng)中連續(xù)相和離散相的運(yùn)動(dòng)規(guī)律進(jìn)行了系統(tǒng)分析，得

3、出3個(gè)主要參數(shù)的影響主次因素排序?yàn)椋簣A柱段長(zhǎng)度、擴(kuò)散角、收斂角；連續(xù)相軸向速度在噴嘴內(nèi)外部均呈現(xiàn)顯著地軸對(duì)稱(chēng)性，圓錐收斂段和圓柱段起加速作用，但圓柱段過(guò)長(zhǎng)加大了連續(xù)相的沿程阻力損失，擴(kuò)散段對(duì)連續(xù)相起減速作用，在外流區(qū)域軸向速度在軸心線上最大，射流核心段內(nèi)連續(xù)相軸向速度基本不變；離散相在內(nèi)流區(qū)域內(nèi)軸向速度變化分為三個(gè)加速段和一個(gè)減速段，在外流區(qū)域內(nèi)軸向速度分為二個(gè)減速段，第一段在射流核心段內(nèi)離散相軸向速度下降緩慢，此段為噴丸最佳靶距范圍。

4、
　　應(yīng)用ABAQUS軟件分別對(duì)電火花單脈沖放電應(yīng)力場(chǎng)和前混合水射流噴丸殘余應(yīng)力場(chǎng)進(jìn)行了系統(tǒng)分析，得出經(jīng)電火花一個(gè)放電脈沖周期后，工件表面產(chǎn)生徑向殘余拉應(yīng)力，內(nèi)部徑向殘余應(yīng)力主要為壓應(yīng)力；工件表面等效殘余應(yīng)力為拉應(yīng)力，內(nèi)部等效殘余應(yīng)力為拉應(yīng)力；噴丸強(qiáng)化后靶體表面徑向殘余應(yīng)力狀態(tài)由拉應(yīng)力轉(zhuǎn)變?yōu)閴簯?yīng)力，但尚有小部分殘余拉應(yīng)力存在，靶體表面對(duì)稱(chēng)軸處徑向殘余應(yīng)力值比噴丸前降低了79.406％，靶體內(nèi)部最大徑向殘余壓應(yīng)力比噴丸前提高了339