薄橡胶层改善喷丸质量机理研究

摘要：

目的 为了解决喷丸导致的金属表面粗糙度提升问题,方法 提出在金属表面铺设薄层橡胶层,通过薄橡胶层的变形均匀化丸粒的冲击压力,进而抑制丸粒冲击所造成的粗糙度急剧增加的新工艺.为验证新工艺的可行性并揭示其机理,采用有限元软件Abaqus分别建立传统喷丸、黏结橡胶层喷丸和自由铺设橡胶层喷丸的仿真模型;设定丸粒为半径0.5 mm的球形刚体,丸粒初始速度为50 m/s;工件材料为Q235,采用Johnson-Cook本构模型;薄层橡胶采用双参数Mooney-Rivlin本构模型;仿真模型中不同部件之间的摩擦系数均设定为0.2;所有模型均采用显式求解方法.结果 在传统喷丸、黏结薄橡胶层喷丸和自由铺设橡胶喷丸条件下,工件表面丸粒冲击点的残余压应力分别为96,343,252 MPa,工件表层最大残余压应力分别为391,426,373 MPa,工件表面的残余压应力得到显著提升;3种喷丸工艺下冲击压痕分别为 56.2,26.1,35.4 μm,表面薄层橡胶有效降低了工件表面粗糙度;工件表层残余应力的分布形式与橡胶层的厚度密切相关,当橡胶厚度分别为0.05,0.20 mm时,所得到的最大残余压应力分别为329,373 MPa,距离工件表面分别为256,141 μm.结论 在机理上,橡胶的大变形特征增大了丸粒的冲击作用面积,延长了冲击作用时间,是薄橡胶层能够改善喷丸质量的根本原因.

关键词：喷丸、薄橡胶、粗糙度、残余压应力、有限元方法

所属期刊栏目：43

分类号：TG147(金属学与热处理)

资助基金：国家自然科学基金;河南省科技攻关项目;河南理工大学青年骨干教师资助计划项目;河南理工大学机械工程重点学科资助项目

在线出版日期：2024-08-13（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共8页

页码：103-110