[發明專利]一種提高含孔結構疲勞壽命的復合強化工藝

有效

• 申請號: 202011460237.X
• 申請日: 2020-12-11
• 公開（公告）號: CN112695177B
• 公開（公告）日: 2022-12-16
• 發明（設計）人: 張平;張顯程;龔從揚;涂善東;張成成;劉怡心;劉爽
• 申請（專利權）人: 華東理工大學;中國航發商用航空發動機有限責任公司
• 主分類號: C21D7/06
• 分類號: C21D7/06;C21D7/04;C22F1/00
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司 31002
• 代理人: 鄧琪;熊俊杰

本發明涉及一種提高含孔結構疲勞壽命的復合強化工藝，包括以下步驟：S1：采用射流強化工藝對孔進行表面強化；S2：采用擠壓工藝對完成步驟S1后的孔進行擠壓強化。本發明提供的提高含孔結構疲勞壽命的復合強化工藝，先采用射流強化工藝對孔表面進行強化，在此基礎上再采用擠壓工藝對孔進行擠壓強化，從而有效的提高孔擠壓表面質量和孔壁的殘余壓應力，進而增強其疲勞壽命。

技術領域

本發明涉及結構強度及表面強化領域，更具體地涉及一種提高含孔結構疲勞壽命的復合強化工藝。

背景技術

在汽車工業、航空工業以及機械行業中都有很多帶緊固孔的構件，在緊固孔處很容易發生應力集中現象，在交變載荷作用下緊固孔處極易產生疲勞裂紋萌生及擴展，從而導致構件疲勞失效，危及整機的安全性、可靠性，大大降低整機的使用壽命。據統計顯示，在國內外現代工業各個領域中，疲勞失效占整個結構失效的80％。根據飛機結構疲勞失效的統計結果表明，大約有70％的疲勞裂紋源于緊固件孔，發生在孔邊破壞事故占整體機體疲勞事故的90％以上，已成為航空飛行器結構件失效的最主要根源之一。

大量研究表明，構件經過強化技術處理后不僅可以抑制裂紋的萌生，而且還可以提高構件的抗疲勞性能，充分發揮所用材料的性能。傳統的孔強化工藝主要采用孔擠壓工藝。這種孔擠壓工藝，根據不同構件的尺寸、材料等要素，主要包括孔口擠壓、芯棒直接擠壓(無襯套)、球擠壓和開縫襯套擠壓等方式。其中，孔口擠壓僅能對孔口附近進行強化，板厚中間位置難以強化；芯棒直接擠壓難以實現較大擠壓量；球擠壓法的球-孔摩擦力小，對孔壁損傷小，可實現較大擠壓量，但是僅適用于深小孔構件；開縫襯套擠壓可實現大擠壓量，但是擠壓后孔壁殘留凸脊，需要進行鉸孔加工。由此可知，現有的孔擠壓強化工藝得到的孔表面質量差、孔壁的殘余壓應力小，從而使得其疲勞壽命低。

發明內容

本發明提供一種提高含孔結構疲勞壽命的復合強化工藝，以提高孔表面質量和孔壁的殘余應力，進而增強其疲勞壽命。

本發明提供一種提高含孔結構疲勞壽命的復合強化工藝，包括以下步驟：

S1：采用射流強化工藝對孔進行表面強化；

S2：采用擠壓工藝對完成步驟S1后的孔進行擠壓強化。

進一步地，步驟S1具體包括：

S11：提供一射流強化裝置，并將所述含孔結構固定在一機床上；

S12：向所述射流強化裝置中通入射流介質，并使所述射流強化裝置的噴嘴對準孔的表面；

S13：使所述射流介質以預定壓力及速度從噴嘴中噴射出，以完成對孔表面的強化。

進一步地，所述射流介質包括石墨烯、水、大豆油、玉米油、花生油中的一種或多種。

進一步地，所述射流壓力為0-420MPa。

進一步地，所述擠壓工藝為赫茲接觸旋轉開縫襯套擠壓工藝。

進一步地，步驟S2具體包括：

S21：提供一赫茲接觸旋轉擠壓強化裝置，所述赫茲接觸旋轉擠壓強化裝置包括芯棒、可滑動地套設于芯棒上的套筒和動力裝置；

S22：所述套筒插入所述孔中并固定；

S23：所述動力裝置對芯棒施加壓力，帶動芯棒軸向進給；

S24：所述動力裝置帶動套筒旋轉；

S25：芯棒和套筒退出所述孔。

進一步地，所述套筒的外壁開設有一條角度為15°-75°的螺旋通槽。

進一步地，所述擠壓工藝的擠壓量為0.1％-3.5％。

進一步地，所述赫茲接觸為有序或無序排布。