高干涉量压合衬套强化铝合金孔结构的疲劳性能

发布时间：2024-04-20 18:06

　　分别采用高干涉量压合衬套单侧挤压强化和两侧挤压强化两种工艺对7050铝合金孔结构进行强化,研究孔结构的残余应力和疲劳性能,并采用梯形累积法由疲劳断口定量反推出疲劳裂纹萌生寿命和扩展寿命。结果表明:孔结构中形成深度达12mm的残余压应力场,单侧挤压强化试样挤入端的残余应力显著低于挤出端的,两侧挤压强化试样挤入端和挤出端的残余应力相当;单侧挤压强化试样和两侧挤压强化试样的平均疲劳寿命比未挤压强化试样的分别提高了770%和1 500%,高干涉量压合衬套强化技术具有显著的疲劳强化效果,且双侧挤压强化的效果更好;高干涉量压合衬套强化技术可同时提高孔结构的疲劳裂纹扩展寿命和萌生寿命,且萌生寿命提高的幅度更大。

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【部分图文】：

图1试样的形状与尺寸

采用BB-30型挤压设备对试样上的孔进行高干涉量压合衬套强化处理，挤压用芯棒和其他工具均为标准配套工具。高干涉量压合衬套强化工艺如图2所示，具有一定过盈量的芯棒工作端从衬套内强行通过，将衬套扩张后安装在孔上，孔壁发生弹塑性变形而获得疲劳强化效果。分别采用单侧挤压强化和两侧挤压强化....

图2高干涉量压合衬套强化工艺示意

采用X-3000型应力测定仪，从孔边开始沿直径方向测距孔边不同距离处的残余应力，采用铬靶材Kα射线，（311）衍射晶面，准直管直径为1.5mm，管电流为6.5mA，管电压为30kV。在MTS50t型轴向伺服疲劳试验机上进行室温疲劳试验，试验最大应力为140MPa，应力比为0.0....

图3未挤压强化和不同工艺挤压强化试样的残余应力分布曲线

在两侧挤压强化工艺下，将第一次挤压时的挤入端标记为试样的挤入端，第一次挤压时的挤出端标记为试样的挤出端。由图3可知，未挤压强化试样孔边的残余应力较小，且残余压应力场深度较小。单侧挤压强化试样挤入端和挤出端的残余应力具有明显差异：挤入端孔边处的残余压应力为132MPa，最大残余压应....

图4两侧挤压强化试样疲劳断口宏观形貌和不同区域的微观形貌

未挤压强化和不同工艺挤压强化试样的疲劳断口形貌相似，因此以两侧挤压强化试样为例对断口形貌进行分析。由图4可知，试样的疲劳断口可分为疲劳裂纹源区（区域A）、疲劳裂纹慢速扩展区（区域B）、疲劳裂纹快速扩展区（区域C）和瞬断区（区域D）。疲劳裂纹在裂纹源区萌生后向基体内部扩展，裂纹慢速....

本文编号：3959778