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噴丸對疲勞抗力的影響

噴丸是為了提高疲勞抗力而對零部件施加的強化工藝。評估了噴丸工藝對表面粗糙度、應(yīng)變硬化和殘余壓應(yīng)力的影響，以及根據(jù)試驗和計算確定這些影響因素如何實現(xiàn)數(shù)字化。

表面粗糙度可以使用光學或接觸式儀器測量，開發(fā)了定義殘余應(yīng)力分布圖的測量技術(shù)。雖然完整的殘余應(yīng)力分布圖還難以確定，因此其在壽命評估中的應(yīng)用受到挑戰(zhàn)。解析和有限元模型可以解決這一問題，但隨之出現(xiàn)模型化方法的問題，包括對材料基本單元的劃分以及所采取的物理途徑，而這兩方面都對殘余應(yīng)力分布圖有很大的影響。應(yīng)變硬化可以采用顯微硬度轉(zhuǎn)臺、X-射線衍射半高寬以及電子背散射衍射測量等技術(shù)得到近似值，但數(shù)據(jù)較難利用，各種測量結(jié)果之間缺少一致性。因此，在上述數(shù)據(jù)應(yīng)用于結(jié)構(gòu)完整性分析之前，確認的方法必須得到有關(guān)方面的認可。

噴丸工藝對疲勞的影響已經(jīng)明確，特別是在高周疲勞范圍。表面粗糙度加速裂紋的萌生，但其影響比應(yīng)變硬化引起的萌生小。應(yīng)變硬化在裂紋擴展方面的作用還存在爭論，但已明確壓縮殘余應(yīng)力延緩裂紋的擴展并在此區(qū)間占主導(dǎo)因素。普遍認為，噴丸對低周疲勞的效果較小，這是因為高的施加應(yīng)力引起殘余應(yīng)力的釋放和應(yīng)變硬化區(qū)位錯的回復(fù)導(dǎo)致應(yīng)變硬化的下降。重點應(yīng)考慮殘余應(yīng)力場與外加應(yīng)力場如何相互作用，這不僅是評估任何可能的次表面裂紋萌生所需要，更是評估殘余應(yīng)力釋放途徑的需求。殘余應(yīng)力的釋放還受溫度的影響，高溫增加位錯回復(fù)的速度并降低材料的屈服應(yīng)力，使力的釋放更快。殘余應(yīng)力分布的改變不僅受使用條件的影響，而且受材料循環(huán)應(yīng)力應(yīng)變特性的影響，例如循環(huán)軟化特性。

刊名：Materials Science and Technology（英）

刊期：2013年第6期

作者：K.A.Soady

編譯：張英才