引言
眾所周知,在金屬零部件的疲勞失效中,80%以上的裂紋起始于零部件的表面,而且大多數情況下位于諸如加工過程產生的刀痕、劃傷、組織損傷、夾雜物及其它表面缺陷造成的應力集中區域。疲勞對金屬構件的表面狀態非常敏感,由于表面缺陷造成的應力集中疊加在疲勞載荷上會大大加速裂紋的萌生,從而顯著降低了各種金屬零部件的疲勞壽命。簡言之,金屬構件的表面完整性決定了其疲勞性能,因此可以說,對表面強化有效改善金屬零部件的表面力學性能從而進一步提高疲勞壽命,顯得至關重要。
噴丸技術是一種公認的可以提高金屬零部件表面力學性能的有效方法。所謂噴丸工藝,其過程就是大量具有高動能的彈丸持續向零件表面進行撞擊。通過噴丸過程,可向金屬構件的表層引入殘余壓應力,從而起到改善構件疲勞性能的目的。實踐應用已證實,通過噴丸引入的殘余壓應力對金屬構件表面疲勞裂紋的萌生及擴展能起到有效的抑制作用。理論分析表明噴丸強化產生的加工硬化層可以使流動應力升高,并可有效阻滯裂紋張開,抑制裂紋擴展以提高工件的疲勞壽命。
新動態
近期,來自日本SINTOKOGIO,LTD.公司(知名噴丸行業成套設備供應商)的Yuji Kobayashi博士分析了基于全二維面探技術的cosα殘余應力分析方法,同時指出該方法無需移動X射線源位置,無需測角儀裝置,因此設備外觀上可以做的非常小。Yuji Kobayashi博士還在通過噴丸工藝制備的應力標樣基礎上,比較了sin2Ψ和cosα兩種殘余應力分析方法下所測得的殘余應力測試數據,進一步驗證了基于全二維面探技術的cosα殘余應力分析方法測試結果的可靠性,相關結果已發表在雜志《The Shot Peener》上,詳見:Summer 2019,Volume 33, Issue 3 | ISSN 1069-2010。文章中所采用的基于全二維面探技術的殘余應力測試設備為日本Pulstec公司制造的型號為μ-X360s的新一代便攜式X射線殘余應力分析儀。該設備將全二維面探測器技術的產品設計和功能再次完善升。相比于傳統X射線殘余應力測定儀,該設備具有更快速的測量時間(二維探測器一次性采集獲取完整德拜環,單角度一次入射即可完成測量,全過程平均約60秒),更的測試結果(一次測量可獲得500個數據點進行殘余應力數據擬合,結果更),更便利的測試條件(測量精度高,無需冷卻水,野外工作無需外部供電),以及更強大的測試功能(具備區域應力分布測量成像(Mapping)功能,晶粒大小、材料織構、殘余奧氏體分析等功能),深受機械加工、民生基礎建設、國防軍工等領域廣大同行的青睞。
圖文導讀
設備圖片
基于全二維面探測器技術獲得的德拜環衍射圖像
Yuji Kobayashi博士用到的應力標樣
以上圖片來源:《The Shot Peener》Summer 2019,Volume 33, Issue 3 | ISSN 1069-2010