為探究磨料水射流技術(shù)強化18CrNiMo7-6鋼的最優(yōu)工藝參數(shù),通過設計正交試驗,采用X射線殘余應力測試儀、粗糙度儀和HV-1000顯微硬度計分別測量其殘余應力、粗糙度、硬度,然后用直觀分析方法對影響因素進行顯著性排序。結(jié)果表明:多種因素影響磨料水射流的強化效果,其中水壓影響最大,速率次之,靶距和進給量影響比較小。通過直觀分析得到最優(yōu)工藝參數(shù)組合為水壓100 MPa,速率500 mm/min,進給量1.500 mm,靶距5mm。經(jīng)優(yōu)化的工藝參數(shù)組合,可以使試樣表層具有較高的殘余壓應力值,同時具有比較理想的硬度和粗糙度,研究結(jié)果可為其他金屬材料的磨料水射流強化方法提供參考。 

【文章來源】：材料保護. 2020年05期 北大核心

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

磨料水射流裝置示意

經(jīng)過計算，求出水壓、靶距、速率、進給量的極差分別為221.375、74.375、87.075、86.675。通過極差對比可以得出，水壓對強化效果影響最大，速率影響次之，進給量影響再次，靶距影響最小，即A>C>D>B。通過對正交試驗結(jié)果的數(shù)據(jù)進行分析、處理之后，得出磨料水射流對試驗結(jié)果(見圖2)。從圖2可以看出，水壓從100 MPa開始，分值逐步減小，呈單調(diào)減趨勢。靶距的影響從5 mm到15 mm逐漸降低;在15 mm到25 mm，影響急劇降低;大于25mm時，對試驗結(jié)果幾乎沒影響。速率從100 mm/min到300 mm/min時對強化結(jié)果的影響逐漸上升;300mm/min到500 mm/min時，強化效果急劇上升，影響到達頂峰，然后急劇下降，速率的影響不是單調(diào)的，速率的最優(yōu)解是500 mm/min。進給量的影響從0.187 mm開始依次降低，0.750 mm時抵達谷底，然后從0.750mm到1.500 mm，穩(wěn)步上升。選擇E1,E2,E3,E4算術(shù)平均值分值最大的水平數(shù)，水壓的最優(yōu)水平為E1(301.625)，以此類推，靶距的最優(yōu)水平為E2(228.250)，速率的最優(yōu)水平為E3(234.250)，進給量的最優(yōu)水平E4(231.575)。最優(yōu)工藝參數(shù)組合為A1B1C3D4，即水壓100MPa，靶距5 mm，速率500 mm/min，進給量1.500 mm;最差的工藝參數(shù)組合為A4B3C1D3，即水壓250 MPa，靶距25 mm，速率100 mm/min，進給量0.750 mm。

按所計算的工藝參數(shù)組合，分別選取最優(yōu)的工藝參數(shù)組合(水壓100 MPa，靶距5 mm，速率500 mm/min，進給量1.500 mm)和最差的工藝參數(shù)組合(水壓250 MPa，靶距為25 mm，速率為100 mm/min，進給量為0.750 mm)進行磨料水射流強化試驗。圖3為VHX-2000超景深顯微鏡拍攝的試樣表面三維形貌，可以看出圖3a比圖3b表面平緩，圖3b中谷底和峰區(qū)實體體積大，這說明圖3b中沖蝕現(xiàn)象較嚴重。為了更加精確表征2種工藝參數(shù)組合下試樣的表面形貌，使用Bruker NPFLEX型三維形貌測量儀測量試樣的粗糙度，圖4為最優(yōu)和最差的工藝參數(shù)組合下試樣表面粗糙度分布。由圖4可以看出，最優(yōu)工藝參數(shù)組合下粗糙度Ra為3.706μm，谷底值-19.067μm，峰值為29.808μm，峰區(qū)實體和谷區(qū)實體體積較小且分布均勻。最差工藝參數(shù)組合下粗糙度Ra為13.225μm，谷底值-56.718μm，峰值為52.047μm，峰區(qū)實體和谷區(qū)實體體積大且分布混亂，這是磨料水射流沖蝕試樣材料形成的沖蝕坑的體現(xiàn)，沖蝕坑面積大而且很深，造成明顯的應力集中現(xiàn)象，不利于材料抗疲勞性能的提升。

【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
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本文編號：2957925