發(fā)布時(shí)間：2021-08-06 07:43

　　超聲沖擊加工（Ultrasonic impact peening,UIP）是一種廣泛應(yīng)用的冷表面處理技術(shù),普遍應(yīng)用于提高焊接金屬零件的疲勞壽命,降低殘余應(yīng)力。利用高能沖擊頭對(duì)工件表面的高頻沖擊作用,可以消除工件表面表層有害的殘余拉應(yīng)力,引入殘余壓應(yīng)力,從而提高了工件的機(jī)械性能和力學(xué)性能。此外,通過(guò)提高沖擊振幅可以在加工表面產(chǎn)生永久性塑性變形,同時(shí)配合精密運(yùn)動(dòng)臺(tái)對(duì)加工路徑進(jìn)行控制,有望實(shí)現(xiàn)高精度功能表面微織構(gòu)的加工。然而,對(duì)于超聲沖擊加工過(guò)程中材料的變形和應(yīng)力變化情況還不清楚。揭示材料變形和應(yīng)力變化等相關(guān)機(jī)制,對(duì)探索超聲沖擊加工微織構(gòu)的可行性具有重要意義。本文提出一種利用超聲沖擊加工技術(shù)在不銹鋼表面進(jìn)行微織構(gòu)制備的加工方式。通過(guò)理論、仿真與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方式,揭示了超聲沖擊加工微織構(gòu)的材料變形與應(yīng)力分布機(jī)制。首先超聲沖擊加工過(guò)程進(jìn)行理論分析,得到描述加工微織構(gòu)表面形貌和接觸應(yīng)力的表達(dá)公式;通過(guò)ABAQUS建立超聲沖擊有限元仿真模型,對(duì)316L不銹鋼表面微織構(gòu)加工過(guò)程進(jìn)行數(shù)值分析;搭建超聲沖擊加工實(shí)驗(yàn)裝置,進(jìn)行壓痕實(shí)驗(yàn)與單溝槽微織構(gòu)超聲沖擊加工實(shí)驗(yàn)。利用超聲沖擊有限元仿真模型,研究預(yù)壓力、沖... 

【文章來(lái)源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁(yè)數(shù)】：79 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

16L不銹鋼電化學(xué)沉積表面微織構(gòu)[14]

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文-4-分別在電流密度為5A/dm2和10A/dm2下進(jìn)行兩次電沉積，得到微織構(gòu)如圖1-2所示。圖1-2316L不銹鋼電化學(xué)沉積表面微織構(gòu)[14]此外，廣東工業(yè)大學(xué)的Liu等使用pH值為中性的NaClO3電解質(zhì)對(duì)304不銹鋼管上進(jìn)行脈沖電化學(xué)鋸切微加工，得到深度為340μm，寬度為263μm的微內(nèi)環(huán)形槽[15]。湖北大學(xué)的朱凱等在304不銹鋼表面，采用電化學(xué)活化與化學(xué)蝕刻相結(jié)合的方法加工出微納米復(fù)合孔洞結(jié)構(gòu)[16]。首爾大學(xué)的Bae等采用電火花線(xiàn)切割加工方法在A(yíng)ISI304不銹鋼表面加工出不同深度的溝槽，溝槽寬度為500μm，間距為600μm，加工效果如圖1-3所示[17]。首爾大學(xué)的Song等使用帶式電火花加工法在不銹鋼工件上加工出V型槽，并將該加工方法應(yīng)用于模具制造過(guò)程中[18]。圖1-3AISI304不銹鋼電火花線(xiàn)切割加工溝槽[17]激光加工因其高效率，高均勻性而被廣泛用于制造不銹鋼微織構(gòu)，微織構(gòu)的形貌和橫截面輪廓在很大程度上取決于激光參數(shù)，如脈沖持續(xù)時(shí)間和功率等。在激光加工過(guò)程中，具有高能量的激光束聚焦在目標(biāo)材料的表面，產(chǎn)生高溫將目標(biāo)區(qū)域熔化去除[19]。哈爾濱工業(yè)大學(xué)張俊杰等采用不同脈沖持續(xù)時(shí)間（從納米到飛秒）的激光在不銹鋼表面加工出溝槽狀紋理結(jié)構(gòu)，并對(duì)脈沖持續(xù)時(shí)間對(duì)所產(chǎn)生的紋理橫截面輪廓的影響及其對(duì)摩擦學(xué)響應(yīng)的后續(xù)影響進(jìn)行了研究[20]。分別在30ns，15ps，400fs不同激光脈沖持續(xù)時(shí)間加工獲得的不銹鋼表面微織構(gòu)如圖1-4所示。

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文-5-a)30nsb)15psc)400fs圖1-4由不同激光脈沖持續(xù)時(shí)間制作的表面紋理[20]波蘭西里西亞工業(yè)大學(xué)的Grabowski等首先對(duì)激光燒蝕的計(jì)算閾值功率密度進(jìn)行仿真計(jì)算，然后使用功率密度高于所研究材料閾值的不同激光參數(shù)分別在Ti6Al4V，316L和AlSi7表面加工出微織構(gòu)，316L不銹鋼表面激光加工微織構(gòu)如圖1-5所示[21]。圖1-5316L不銹鋼表面不同激光參數(shù)加工微織構(gòu)[21]西班牙馬德里理工大學(xué)的Sampedro使用皮秒脈沖激光在不銹鋼表面分別加工具有三角形和槽形形狀輪廓的精密紋理結(jié)構(gòu)，并通過(guò)摩擦實(shí)驗(yàn)得到未處理不銹鋼表面摩擦系數(shù)為0.07，激光加工后具有槽形微織構(gòu)的摩擦系數(shù)為0.05，三角形微織構(gòu)摩擦系數(shù)<0.03，表明紋理表面的摩擦學(xué)行為有所改善，與沒(méi)有紋理的參考表面相比，耐磨性加強(qiáng)。激光加工的槽形紋理結(jié)構(gòu)如圖1-6所示[22]。圖1-6不銹鋼表面激光加工的槽形紋理結(jié)構(gòu)[22]隨著超精密技術(shù)的發(fā)展，包括金剛石車(chē)削技術(shù)等機(jī)械加工方法被逐漸應(yīng)用于微織構(gòu)加工。然而，在金剛石刀具切削不銹鋼那個(gè)過(guò)程中，金剛石刀具會(huì)與不銹鋼

【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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