探究超聲波噴丸強(qiáng)化工藝對(duì)不同初始粗糙度的材料表面塑性應(yīng)變、噴丸覆蓋率以及殘余應(yīng)力及表面位移場(chǎng)影響的變化規(guī)律。以TC4(Ti6Al4V)鈦合金材料為研究對(duì)象,基于有限元仿真軟件ABAQUS構(gòu)建超聲波噴丸工藝的三維有限元模型,研究粗糙度對(duì)材料表面超聲波噴丸強(qiáng)化效果的影響。結(jié)果表明:降低表面初始粗糙度,可以提高達(dá)到工藝要求覆蓋率的速度和表面發(fā)生塑性變形的程度,增加亞表面殘余壓應(yīng)力層的深度及對(duì)應(yīng)層深的殘余壓應(yīng)力值。

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【部分圖文】：

圖1USP工作原理

超聲波噴丸強(qiáng)化過(guò)程如圖1所示。正弦電場(chǎng)由馬達(dá)提供，通過(guò)使用壓電式發(fā)射機(jī)，將電能轉(zhuǎn)化為超聲波振動(dòng)，這種高頻振動(dòng)隨后被一個(gè)助推器放大，以增加振動(dòng)頭的位移幅度，當(dāng)這些能量轉(zhuǎn)化為彈丸的動(dòng)能后，彈丸在密閉腔室內(nèi)高速?zèng)_擊試件[22]。

圖2不同粗糙度對(duì)應(yīng)試件

彈丸為直徑1.5mm的鑄鋼丸，數(shù)量50粒。噴丸時(shí)間設(shè)置為2s。試件表面粗糙度分別設(shè)置為0.1,0.2,0.3mm，如圖2所示。彈丸在振動(dòng)頭布置如圖3a所示。在ABAQUS對(duì)模型分析步、場(chǎng)變量輸出、歷程變量輸出、接觸設(shè)置、邊界條件約束、網(wǎng)格模型劃分、仿真過(guò)程中對(duì)腔室、振動(dòng)頭及....

圖3幾何及有限元模型

彈丸在振動(dòng)頭布置如圖3a所示。在ABAQUS對(duì)模型分析步、場(chǎng)變量輸出、歷程變量輸出、接觸設(shè)置、邊界條件約束、網(wǎng)格模型劃分、仿真過(guò)程中對(duì)腔室、振動(dòng)頭及彈丸采用剛體約束，不考慮變形。超聲波噴丸強(qiáng)化過(guò)程如圖3b所示。1.3部件及試件材料參數(shù)

圖4不同粗糙度試塊0.1sZ方向位移場(chǎng)

達(dá)到試件下表面覆蓋率75%時(shí)，初始粗糙度為0.1,0.2,0.3mm的試件仿真時(shí)間分別為1.7,1.9,2.0s，如圖5所示。圖5實(shí)現(xiàn)75%覆蓋率對(duì)應(yīng)不同仿真時(shí)間

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