表面粗糙度对钛合金超声波喷丸强化影响的有限元分析

发布时间：2024-04-13 19:01

　　探究超声波喷丸强化工艺对不同初始粗糙度的材料表面塑性应变、喷丸覆盖率以及残余应力及表面位移场影响的变化规律。以TC4(Ti6Al4V)钛合金材料为研究对象,基于有限元仿真软件ABAQUS构建超声波喷丸工艺的三维有限元模型,研究粗糙度对材料表面超声波喷丸强化效果的影响。结果表明:降低表面初始粗糙度,可以提高达到工艺要求覆盖率的速度和表面发生塑性变形的程度,增加亚表面残余压应力层的深度及对应层深的残余压应力值。

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【部分图文】：

图1USP工作原理

超声波喷丸强化过程如图1所示。正弦电场由马达提供，通过使用压电式发射机，将电能转化为超声波振动，这种高频振动随后被一个助推器放大，以增加振动头的位移幅度，当这些能量转化为弹丸的动能后，弹丸在密闭腔室内高速冲击试件[22]。

图2不同粗糙度对应试件

弹丸为直径1.5mm的铸钢丸，数量50粒。喷丸时间设置为2s。试件表面粗糙度分别设置为0.1,0.2,0.3mm，如图2所示。弹丸在振动头布置如图3a所示。在ABAQUS对模型分析步、场变量输出、历程变量输出、接触设置、边界条件约束、网格模型划分、仿真过程中对腔室、振动头及....

图3几何及有限元模型

弹丸在振动头布置如图3a所示。在ABAQUS对模型分析步、场变量输出、历程变量输出、接触设置、边界条件约束、网格模型划分、仿真过程中对腔室、振动头及弹丸采用刚体约束，不考虑变形。超声波喷丸强化过程如图3b所示。1.3部件及试件材料参数

图4不同粗糙度试块0.1sZ方向位移场

达到试件下表面覆盖率75%时，初始粗糙度为0.1,0.2,0.3mm的试件仿真时间分别为1.7,1.9,2.0s，如图5所示。图5实现75%覆盖率对应不同仿真时间

本文编号：3953480