[發明專利]一種適用于非開敞區域零件孔的強化方法

無效

• 申請號: 201110427006.3
• 申請日: 2011-12-16
• 公開（公告）號: CN102433420A
• 公開（公告）日: 2012-05-02
• 發明（設計）人: 王梅;羅喜東;劉慶華;王勁松;牛潤軍;林震宇;夏斌;黃如剛
• 申請（專利權）人: 陜西飛機工業(集團)有限公司
• 主分類號: C21D7/04
• 分類號: C21D7/04
• 代理公司: 中國航空專利中心 11008
• 代理人: 杜永保

技術領域

本發明涉及表面強化領域，涉及一種對非開敞區域上零件孔的強化的方法。

背景技術

在某些金屬零件上由于功能需要，需開制一些孔，如整體油箱壁板上過油孔、通氣孔等，這些孔的存在是產品的功能需求，原來一般不做特別處理。但這些孔的開制對結構件本身的強度會產生不利影響，形成應力集中源，降低了構件的強度和抗疲勞性能。

為了提高構件疲勞強度，需要對這些孔進行強化處理。對孔的強化方法一般有冷擠壓強化、噴丸強化等，但對一些較封閉的非開敞部位不適用；還有一種壓印強化方法，對于封閉的非開敞部位比較適用，但工藝參數及條件不明，需要研究確定。

發明內容

本發明的目的：為解決功能性孔對結構件強度和抗疲勞性能帶來不利影響的問題，設計一種適用于非開敞部位零件孔的強化方法。

本發明的技術方案是：一種適用于非開敞區域零件孔的強化方法，使用特制的壓印鉗和壓印模具，在需要強化的零件孔的周邊，壓出一定形狀和深度的印痕，其具體步驟如下：

1)機械加工需要強化的零件孔，使其達到規定的工藝要求，即：孔壁及孔周圍半徑30mm范圍內表面粗糙度Ra不大于1.6，孔邊倒圓為R?0.5mm；

2)使用圓柱銷定位安裝壓印模具，持壓印鉗對正壓印模；

3)安裝無誤后，對壓印鉗施加壓力并持續一定保壓時間，壓力為40～60Mpa，保壓時間為1～5min；壓痕內邊緣與被強化的零件孔的外邊緣的徑向距離為2～5mm；壓痕寬度為1～2.5mm；

4)關閉壓印設備風源，去除壓力，取下壓印模，準備下一孔的壓印。

本發明的優點和有益效果：本發明通過壓印加工，改善了非開敞區域零件孔及周邊的應力情況，提高孔的抗疲勞性能，可推廣應用到飛機關鍵受力結構件的螺栓孔等的強化，大大提高連接孔的抗疲勞性能，從而提升產品的疲勞壽命。

附圖說明

圖1為本發明方法工作示意圖；

圖2為本發明具體實施例的孔壓痕示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖與實施方式對本發明作進一步詳細描述：

如圖1，本發明具體強化步驟如下：

1)機械加工工件上需強化的孔到規定的狀態，工藝要求為孔壁及孔周圍半徑30mm范圍內表面粗糙度Ra不大于1.6，孔邊倒圓R0.5mm；

2)使用圓柱銷定位安裝壓印模具，持壓印鉗對正壓印模；

3)安裝無誤后，對壓印鉗施加50Mpa壓力并持續3min，確認模具在工件上壓出明顯的痕跡；

4)關閉壓印設備風源，去除壓力，取下壓印模，準備下一孔的壓印。

如圖2，在本實施例中，需要強化的零件孔為3個，分別為兩個直徑為9mm的孔和一個直徑為10mm的孔；經過本發明的強化后，壓痕深度為0.3mm，壓痕寬度為1.2mm。

經壓印強化疲勞對比試驗，在σ_max＝200Mpa應力水平下，壓深0.3±0.05mm時，比不壓印時的中值壽命N₅₀(次)增加達3.3倍多。其基本原理是利用金屬的彈塑性變形的能力，通過壓印使孔周圍的材料產生軸向和徑向彈塑性變形區域，在這個區域內具有兩個強化機制：

a)造成很高的宏觀殘余應力，在疲勞過程中降低外加交變載荷中瞬間拉應力水平，使平均應力水平下降；

b)在強化層內組織結構改變，位錯密度增加，微觀內應力升高，在疲勞過程中，阻礙金屬晶體滑移，阻礙位錯往復運動；

以上兩個強化機制綜合作用的結果，能大幅度提高帶孔金屬零件的孔邊疲勞強度和抗應力腐蝕的能力，從而延長裂紋萌生壽命和裂紋擴展速率，達到延長零件的使用壽命的目的。