[发明专利]一种喷丸强化后微量去除的表面修形和残余应力调控方法

说明书

本发明公开了一种喷丸强化后微量去除的表面修形和残余应力调控方法，通过对机械加工和喷丸强化后的零件进行表面形貌检测和残余应力检测，根据检测结果确定零件的去除量范围，根据通过多次试验获得的去除量值与残余应力需求的对应关系，在去除量范围内选择各残余应力需求对应的去除量值，并根据选取的去除量值选择相应参数的切削刀具，对零件进行微量去除加工，实现对零件表面残余应力状态进行调控；并且，通过喷丸强化‑微量去除的复合工艺流程，在零件表面引入有利于提高疲劳寿命的残余应力状态，通过微量去除方式修正因喷丸强化导致的零件变形和表面粗糙度下降的问题，使得零件在满足精度要求的同时获得更高的疲劳寿命。

技术领域

本发明涉及金属材料技术领域，尤其涉及一种喷丸强化后微量去除的表面修形和残余应力调控方法。

背景技术

抗疲劳制造是一种控制零件表面完整性和表面变质层、以材料疲劳寿命为判据的制造技术。目前材料表面强化技术在抗疲劳制造领域得到了广泛的应用，能够赋予材料表面新的性能，提高材料的疲劳寿命。以机械喷丸和激光喷丸为典型代表的喷丸强化技术，通常能够在材料表层产生一定深度的残余压应力层，进而提升材料的疲劳抗性。然而，喷丸强化过程往往伴随着对材料表面的破坏，使得零件的表面粗糙度增大，对零件的疲劳寿命产生不利影响，同时喷丸强化过程会影响零件的制造精度，使其使用性能下降。上述种种因素限制了喷丸强化技术在加工中的应用。

对喷丸强化后的材料进行微量修形加工，包括切削、磨削、抛光等，可以获得良好的零件精度和表面粗糙度，然而，微量修形加工会使喷丸强化所获得的残余压应力层状态发生相应改变，盲目的修形加工过程有可能破坏原有的残余压应力层而对喷丸强化的效果产生不利影响。

因此，需要提出一种机械加工和喷丸强化的复合制造方法，在喷丸强化后对零件表面残余应力状态进行调控，在保证零件疲劳寿命的同时获得较好的制造精度和表面状态，以推动喷丸强化技术在生产制造过程中获得更为广泛的应用。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种喷丸强化后微量去除的表面修形和残余应力调控方法，用以提高机械加工后零件的疲劳寿命，克服喷丸强化过程对零件外形、尺寸精度和表面粗糙度等造成的破坏，保证零件表面保有一定大小和深度的残余压应力层。

因此，本发明提供了一种喷丸强化后微量去除的表面修形和残余应力调控方法，包括如下步骤：

S1：针对经过机械加工和喷丸强化处理后的同一批零件，抽样进行表面形貌检测和残余应力检测；其中，整批零件的机械加工参数相同，喷丸强化参数相同；

S2：根据抽取的各零件样品的检测结果确定微量去除加工的去除量范围，保证余量足够；

S3：根据不同的残余应力需求，对整批零件进行分组，每组零件对应一个残余应力需求，不同组零件对应的残余应力需求不同；

S4：根据通过多次试验获得的去除量值与残余应力需求的对应关系，在确定的去除量范围内选取各残余应力需求对应的去除量值；

S5：根据选取的各去除量值，选择相应参数的切削刀具，分别对各组零件进行对应残余应力需求所对应的去除量值下的微量去除加工。

在一种可能的实现方式中，在本发明提供的上述表面修形和残余应力调控方法中，步骤S2，根据抽取的各零件样品的检测结果确定微量去除加工的去除量范围，保证余量足够，具体包括如下步骤：

S21：根据规定的零件表面粗糙度要求以及每个零件样品的最大表面高度差和最大残余压应力的深度位置，确定每个零件样品的去除量范围；

S22：对各零件样品的去除量范围求交集，得到微量去除加工的去除量范围。

在一种可能的实现方式中，在本发明提供的上述表面修形和残余应力调控方法中，步骤S4中，通过多次试验获得的去除量值与残余应力需求的对应关系，具体通过以下方式获得：