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成形质量与性能试
FORMING QUALITY AND PERFORMANCE TEST
TC4钛合金喷丸强化表面性能对比研究
Comparison Research on Surface Performance of Shot Peening T C4
中航工业北京航空制造工程研究所张新华
[摘要]采用千式喷九与湿式喷九两种エ艺方法发展的一个重要趋势2。
对TC4钛合金薄板表面进行了处理,然后对其表面安
湿式喷丸工艺一般采用陶瓷丸介质,将弹丸以一定
观形貌、表面硬度以及两种喷九エ艺所引入的残余应力比例与水、油或乳化液混合在一起,以压缩空气或离心
沿厚度方向分布状态进行了测试,根据測试结果分析干介质泵驱动丸液混合介质喷射到工件表面上,由于液体
式喷九与湿式喷九两种工艺处理效果的特点。结果表的存在,使得湿喷丸强化具有喷丸强度高、工艺过程稳
明:对于TC4钛合金,经湿式喷九欠理后其材料表面粗定、环境污染小、表面质量好等独特的优点?。
糙度值与干式喷丸试件相比降低了29.1%;两种处理方
钛合金具有比重轻、比强度高、耐热性好和耐蚀性
法对材料均有不同程度的表层硬化作用,与干式喷九相强等优点,已广泛地用于航空航天、民用工业、航海、精
比湿式喷九处理后试件表面硬化程度略高;湿式喷九引密机械等各领域,但其塑性、剪切抗力以及加工硬化性
入的最大压编残余应力比千式喷九増大了11,2%。
能低,不足以抵抗摩擦麾损,耐性能较差,从而限制了
关键词:湿式喷丸TC4钛合金表面形貌力它在某些领域的应用。有鉴于此,常采用各种处理技术
学性能
在钛合金表面形成不同成分和结构的膜层?来提高
ABSTRACT] Traditional and wet shot peening其表面性能。本文利用湿式喷丸工艺与干式喷丸两种
are applied on TC4 titanium alloy respectively. Surface工艺对TC4钛合金进行表面处理比较,研究湿式喷丸处
profiles are observed and the mechanical properties are理TC4钛合金的表面性能,探讨使用该工艺用于改善钛
tested. Result indicates that: as for TC.4 titanium, surface合金使用性能的可行性。
roughness of wet shot peening specimen is of 29. 1% o
the traditional shot peening one; both these two processes
试验材料及方法
can make the surface hardened to some degree, while the1.1试验材料
hardening effectiveness of ultrasonic shot peening is a
试验用TC4钛合金板厚为1.8mm,其化学成分见表
litle better, the maximum compressive stress of wet shot1,力学性能指标见表2
peening specimen is increased by 11. 2%o, compared to the
表1TC4钛合金的化学成分
traditional shot peening one
Keywords: Wet shot peening TC4 titanium alloy
T
A
C
N
H
Surface profile Mechanical propert
其余13.5-4.5155-6.8≤0.3≤0.1≤0.05≤0.015≤0.2
喷丸强化技术已经被广泛应用于航空发动机叶片
表2TC4钛合金的力学性能参数
起落架和机翼壁板等重要零部件如的表面强化处理,以
弹性模量抗拉强度屈服强度
密度
延伸率
达到提高疲劳强度、延长零件使用寿命的目的。一般普
E/Cpa
a, /MP
G, / Mpa pr(g·m3)%
遍采用铸钢丸为介质,近年来,随着零件表面质量和疲
9251150
4.44
芳寿命要求的不断提高,对环境保护的重视,使用钢丸
为介质的喷丸强化工艺在残余应力分布、受喷表面粗糙1.2加工参数
度和环保等方面还存在不足,尤其是使用铸钢丸喷丸,
分别采用PW-1干式喷丸机和TTW-5湿喷丸机对
将对钛合金零件表面造成铁污染,影响钛合金零件的性TC4钛合金试件进行处理,铸钢丸规格为S110,陶瓷丸
能。采用陶瓷弹丸的湿式喷丸技术,具有环保、节能、强规格为Z300,加工参数分别如表3、4所示。
化效果好、零件表面形变与畸变小、喷丸零件表面不存
表3TC4钛合金干式干式喷丸强化参数
在铁污染、弹丸破碎率低等优点,成为继铸钢弹丸、玻璃
弹丸喷丸之后的最新热点,近年来在航空发动机、飞机
喷射气压MPa
弹丸规格喷丸时间s喷丸强度m
铝合金和钦合金零件上得到了重要应用,成为喷丸技术
铸钢丸S230
154航空制造技术·2013年第16期
万方数括