空化水噴丸是利用空化水射流中空泡群潰滅的能量沖擊金屬零件表面,使其表面產(chǎn)生強(qiáng)化效果的一種新技術(shù),具有表面質(zhì)量好、綠色環(huán)保、通用性高等諸多優(yōu)點(diǎn)。本文針對空化水噴丸技術(shù)中靶距和入射壓力的選擇缺乏依據(jù)、多工藝參數(shù)優(yōu)化和強(qiáng)化機(jī)理的研究較少等問題展開了系統(tǒng)的研究,以期推動(dòng)該技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展與應(yīng)用。本文的主要研究內(nèi)容和結(jié)論如下:基于理論分析法建立了淹沒空化水射流中單空泡的空泡動(dòng)力學(xué)模型,利用MATLAB求解獲得了其運(yùn)動(dòng)特性和壓力脈動(dòng)的變化規(guī)律�；贔LUENT對近壁面空泡潰滅進(jìn)行數(shù)值模擬,得到了空泡到固壁面距離和空泡初始半徑對空泡潰滅形態(tài)及力學(xué)作用的影響規(guī)律�；贔LUENT對不同入射壓力（P）和噴嘴直徑（d）下的空化水射流進(jìn)行數(shù)值模擬,結(jié)果表明:射流空化性能隨著入射壓力和噴嘴直徑的增大而增大,但是當(dāng)P=40MPa左右時(shí),繼續(xù)提高入射壓力對射流的空化性能影響較小,氣相體積之和在d=1.8mm時(shí)出現(xiàn)了小幅下降。結(jié)合高速攝影實(shí)驗(yàn)研究了空泡云動(dòng)態(tài)演變過程,結(jié)果表明:空泡云具有明顯的初生-發(fā)展-脫落-潰滅的周期性;在相同入射壓力下,空泡集中潰滅范圍與噴嘴直徑之比的值大致相同。在此基礎(chǔ)上,確定了空化水噴丸相... 

【文章來源】：江蘇大學(xué)江蘇省

【文章頁數(shù)】：84 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

空蝕破壞實(shí)物圖

驅(qū)動(dòng)彈丸持續(xù)、高速地轟擊零部件表面（如圖1.2 所示），使其表層材料發(fā)生劇烈的塑性變形，并形成一定厚度的強(qiáng)化層，可有效提高其耐磨性和疲勞強(qiáng)度[20]。噴丸中使用的彈丸一般由鑄鐵、鑄鋼、陶瓷等材料制成，直徑約為 1mm。但該工藝下材料表面粗糙度會因?qū)嶓w彈丸的持續(xù)沖擊而急劇上升，并且在沖擊坑邊緣處極易發(fā)生應(yīng)力集中現(xiàn)象，這些不利因素均會加快疲勞裂紋在材料表面的萌生[21]。此外，丸粒的速度、入射角度以及噴射位置難以控制，極易出現(xiàn)“欠噴”和“過噴”現(xiàn)象，甚至出現(xiàn)未噴丸強(qiáng)化的“死角”。該技術(shù)在環(huán)保以及受噴材料殘余應(yīng)力分布、表面粗糙度等方面還存在著諸多問題。1.3.2 激光噴丸技術(shù)激光噴丸的工作原理如圖 1.5 所示[22]，首先在受噴材料表面覆蓋一層鋁箔或黑漆作為能量吸收層，吸收層在受到高能激光束的照射后，會迅速汽化并形成高溫高壓的等離子體，

TC4 鈦合金空化水噴丸工藝及機(jī)理研究進(jìn)而沖擊材料表面，使材料的近表層晶粒顯著細(xì)化，并產(chǎn)生高密度的位錯(cuò)，最終使受噴材料具有高峰值的表面殘余壓應(yīng)力及較深的殘余壓應(yīng)力層。激光噴丸后材料表面沒有機(jī)械損傷，其產(chǎn)生的殘余壓應(yīng)力深度大，沖擊點(diǎn)前端面更加平坦，裂紋擴(kuò)展速率也更低[23]，較機(jī)械噴丸而言對材料疲勞性能的提升更為顯著。但該噴丸技術(shù)下表面硬化程度較低、工藝復(fù)雜。另外，其大規(guī)模工程應(yīng)用仍受高成本、低效率和低穩(wěn)定性等問題的限制。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
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[2]磨料水射流噴丸對兩種滲碳鋼表面完整性及疲勞性能的影響[D]. 鄒雄.貴州大學(xué) 2017
[3]TC4鈦合金噴丸強(qiáng)化表面完整性研究[D]. 陰曉寧.大連理工大學(xué) 2015
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本文編號：3455157