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第 2 卷
2014 年
3 月刊
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培训专栏


第 2 卷- 2014 年 3 月刊
技术发展 – 工艺建模



David Lahrman

  作为本杂志的读者,我们知道,为改进金属组件疲劳寿命的抛喷丸等表面强化工艺已流传许久。多年来,这些工艺引进了控制工艺多个方面的新技术,从而变得越来越复杂。这些新技术有助于降低工艺的可变性,提高产品的性能。其复杂程度及其新技术进一步提高了产品的性能和适合具有特殊需求工艺应用的能力。

  查阅相关文献,我们发现,正在快速发展的重要技术将提高优化表面强化工艺的能力,从而提高金属组件的抗疲劳性。该技术为表面工程的分析模型,基于组件的残余应力融合了工艺应用与疲劳寿命预测。相比某些表面强化工艺(如抛喷丸),表面工程模型相对较先进,如今,这些模型被用来为抛喷丸和特定组件所需的覆盖率创造工艺条件,从而满足一种或多种特殊要求。这些模型不断提高其准确创建最佳工艺条件的能力。

  分析模型的发展与应用不仅仅局限于抛喷丸优势的预测。精致的模型可用于其他表面强化工艺,如激光喷丸强化、水射流、超声波喷丸、深滚压及低塑性抛光等,从而校正这些工艺应用,并确定要达到所期望的组件优势所需的工艺参数和模式。这些分析模型经扩展和完善还可用于预测组件工艺的疲劳优势,且允许不同工艺领域和条件及成本之间的比较研究。

  目前,已结合利用某些表面强化工艺,以达到组件自身无法获得的特殊优势。例如,在涡轮发动机压气机机翼处运用抛喷丸技术,来提高整个机翼表面的抗疲劳性,然后,在机翼前缘等特殊位置,利用激光喷丸强化来提高防止异物损伤的抗疲劳性。每种工艺都具有其特殊目的和特征。由于其独特的性能,两种工艺之间无法完全替换。

  如今,这两种工艺以及其他工艺,大部分均可独立建模。但是,如果表面工程既要求性能又要求成本,则相比预测独立工艺的优势,我们更需要分析模型。这些模型需要能在多种表面强化工艺之间进行比较研究,也需确定组件如何最优选择融合两种或多种表面强化工艺,以提高仅通过其中一种工艺无法达到的优势。

  达到这一目标可将表面工程的抗疲劳性提高到另一层次。所需的表面工程模型可预测应在组件上施加残余压应力的位置、压应力的大小和深度、补偿拉应力的位置和大小,以及组件中多种负载应力的残余应力之间的相互作用。最后,它们还须预测由于不同工艺场景而导致组件的疲劳裂纹萌生和扩展行为,以便为其应用作出明智之选。

如有疑问,请联系 david@mfn.li



培训专栏
作者:David Lahrman,MFN官方培训师
更多信息,请参见 www.mfn.li/trainers
 
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