重型燃機TC4壓氣機葉片噴丸及其對疲勞性能的影響.pdf

1、本課題以重型燃機TC4鈦合金壓氣機葉片為研究載體，研究選擇適合的噴丸工藝滿足該燃機葉片疲勞性能的要求。論文首先研究葉片鍛件材料噴丸對其力學(xué)性能的影響，隨后研究了葉片及榫頭的噴丸工藝，最后研究了拋磨工序與噴丸工序組合作用對葉片性能的影響規(guī)律。論文取得了以下主要結(jié)果。
　　從壓氣機葉片鍛件取得試樣，進(jìn)行不同條件的噴丸試驗對比，通過組織力學(xué)性能指標(biāo)的測試，分析了彈丸種類、噴丸氣壓、靶距、覆蓋率對材料性能的影響規(guī)律。發(fā)現(xiàn)陶瓷丸產(chǎn)生的表面殘

2、余應(yīng)力隨噴丸強度變化平緩、易于工藝控制，同時殘余應(yīng)力分布也優(yōu)于鑄鋼丸；噴丸氣壓對噴丸強度、表面粗糙度、表面顯微硬度的影響最大，成線性分布；而靶距、角度的影響相對較小，存在最佳區(qū)間。噴丸強度，表面粗糙度和顯微硬度均隨氣壓增大而增大、隨靶距增大先增大后減小、隨入射角增加而增大。當(dāng)噴丸氣壓0.15MPa、靶距150mm、角度90°時，表面粗糙度約0.8μm，噴丸強度可達(dá)到0.16mmA。
　　參照以往生產(chǎn)的零件噴丸工藝，針對葉身及榫頭擬

3、訂九種噴丸工藝方案，用旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞試驗測試試件的疲勞性能，通過數(shù)據(jù)對比分析，發(fā)現(xiàn)0.15mm直徑的陶瓷彈丸，噴丸強度為0.1mmA～0.2mmA，表面覆蓋率為100％～300%的噴丸工藝能使試樣在600MPa下平均疲勞壽命達(dá)到5×106周次，比未噴丸試樣在560MPa下的疲勞壽命提高了20倍以上，選此工藝為壓氣機葉片的初步噴丸工藝。經(jīng)過500℃/1h和200℃/1h的保溫處理后的殘余應(yīng)力分析，發(fā)現(xiàn)在中溫工況下噴丸覆蓋率為100%時，殘余

4、應(yīng)力和組織狀態(tài)都有利于提高疲勞性能。
　　鑒于噴丸前表面狀態(tài)可能對噴丸效果有影響，針對拋磨工序與噴丸工序組合作用開展了噴丸效果研究。發(fā)現(xiàn)當(dāng)噴丸強度0.2mmA時，拋磨工藝的影響效果被噴丸強化效果完全覆蓋；當(dāng)噴丸強度0.1mmA時拋磨的影響未被噴丸強化效果完全消除。采用前期已試驗確定的噴丸工藝進(jìn)行壓氣機葉片噴丸，利用共振振幅監(jiān)測法進(jìn)行葉片振動疲勞考核試驗來驗證噴丸效果，證明了本課題所確定的工藝能夠達(dá)到《燃機壓氣機動葉測頻和疲勞強度檢