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6061-T6铝合金喷丸表面温度场研究
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作者 辛达蔚 薛均民 +4 位作者 张朝阳 赵建 王相宇 乔阳 牛金涛 《表面技术》 北大核心 2025年第17期183-190,共8页
目的 在采用喷丸工艺过程中,高速运动弹丸与靶材表面发生剧烈碰撞,部分动能转化为内能,导致靶材表面温度升高,从而影响靶材表面层的力学性能和喷丸效果。为了预测喷丸过程中靶材表面的温升,针对应用广泛的6061-T6铝合金,采用模拟仿真与... 目的 在采用喷丸工艺过程中,高速运动弹丸与靶材表面发生剧烈碰撞,部分动能转化为内能,导致靶材表面温度升高,从而影响靶材表面层的力学性能和喷丸效果。为了预测喷丸过程中靶材表面的温升,针对应用广泛的6061-T6铝合金,采用模拟仿真与喷丸试验相结合的方法,理论推导分析其喷丸表面的温升现象。方法 首先,基于有限元分析软件ABAQUS,构建喷丸工艺仿真模型,分析不同弹丸粒径、材质喷丸对靶材表面温升的影响。其次,利用热电偶测量喷丸过程中靶材表面以下0.7 mm处的温度,基于试验数据,采用高斯分布模型和热力学理论推导喷丸过程中靶材的表面温度,并与仿真所得表面温度进行对比。结果 6061-T6铝合金喷丸表面的温升显著,表面温度场呈高斯分布特征,最高温度可达170℃。在相同材质下,采用较小粒径的丸料喷丸,其表面温度更高。在粒径相同时,陶瓷丸的喷丸温度高于铸钢丸。试验测温-理论推导的结果与仿真结果高度一致,验证了仿真模型的有效性和正确性。结论 为喷丸工艺中靶材表面的温升预测提供了解决方案,为其后续的可控利用提供了理论依据和试验基础。 展开更多
关键词 喷丸工艺 表面温升 6061-T6铝合金 仿真模拟 高斯分布
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八自由度喷丸机器人设计与轨迹规划
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作者 徐壮 刘旭东 +3 位作者 闫栋梁 杨富春 范书龙 符一恒 《机床与液压》 北大核心 2025年第17期1-6,共6页
针对现有喷丸设备活动范围小,难以适应动车车体、海工装备等超大型构件喷丸除锈的问题,提出一种八自由度构型的喷丸机器人,可满足大型及复杂构型的喷丸需求。针对五次插值多项式计算量过大以及三次插值多项式存在加速度突变的问题,将二... 针对现有喷丸设备活动范围小,难以适应动车车体、海工装备等超大型构件喷丸除锈的问题,提出一种八自由度构型的喷丸机器人,可满足大型及复杂构型的喷丸需求。针对五次插值多项式计算量过大以及三次插值多项式存在加速度突变的问题,将二者结合,采用3-5-3次多项式插值轨迹规划方法,既保证运行平稳性又降低计算量。针对传统粒子群算法易陷入局部最优和收敛速度慢的问题,提出非线性自适应惯性权重与学习因子组合优化的方法进行改进。结果表明:机器人总运行时间由改进前的3.8 s缩短至2.47 s,降低了35%;改进后的粒子群算法总运行时间更短,整体运行过程机器人各关节速度与加速度曲线始终保持连续且无突变情况。在保证准确到达指定关节位置的前提下,有效缩短了运行时间,提高了机器人工作效率。 展开更多
关键词 八自由度机器人 喷丸清理 轨迹规划 粒子群算法
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2A97铝锂合金喷丸表面完整性及耐腐蚀性能分析 被引量:3
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作者 黄浩 牛金涛 +3 位作者 尹建国 张朝阳 王相宇 乔阳 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第15期184-193,共10页
目的延长2A97铝锂合金的服役寿命,提高其耐腐蚀性能。方法采用正交试验法,研究喷丸工艺对合金2A97加工表面完整性的影响。通过极差分析,获得喷丸角度、弹丸粒径、喷丸速度和覆盖率等工艺参数对表面粗糙度、残余应力和加工硬化的影响。... 目的延长2A97铝锂合金的服役寿命,提高其耐腐蚀性能。方法采用正交试验法,研究喷丸工艺对合金2A97加工表面完整性的影响。通过极差分析,获得喷丸角度、弹丸粒径、喷丸速度和覆盖率等工艺参数对表面粗糙度、残余应力和加工硬化的影响。采用超景深三维显微镜分析2A97喷丸前后的表面形貌,采用扫描电子显微镜分析表面元素分布,采用光学显微镜表征其微观组织结构。通过动电位极化测试和表面接触角的测量,对比、评价喷丸处理对合金表面耐腐蚀性能的影响。结果喷丸处理在合金2A97表面引入了剧烈的塑性变形层,且使其表面粗糙化。与喷丸角度和覆盖率相比,喷丸速度和弹丸粒径对表面粗糙度的影响程度更大。喷丸表面的最大残余压应力为-415.54MPa,表面加工硬化程度在133%~241%之间波动。与未喷丸相比,经喷丸后试样表层组织发生了明显细化。在质量分数为3.5%的NaCl溶液中,喷丸试样表面表现出更好的耐腐蚀性能,表面腐蚀坑数量及大小明显降低;喷丸表面接触角均大于90°,均表现出疏水性。结论相较于铣削表面,2A97铝锂合金喷丸表面的耐腐蚀性能更加优异。 展开更多
关键词 2A97铝锂合金 喷丸工艺 表面完整性 耐腐蚀性能 润湿性
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喷丸强化顺序对TC4钛合金强化效果影响的仿真分析 被引量:6
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作者 丁腾飞 陈晟 +3 位作者 付婧颐 高建永 张朝阳 鲁世红 《塑性工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第7期78-84,共7页
利用有限元分析软件建立了随机多弹丸模型,基于随机多弹丸模型的残余应力分布并结合用户子程序,对工件待喷丸表面进行面强化顺序的改变,研究了不同喷丸面强化顺序对残余应力分布和工件模型变形量的影响。结果表明,不同的喷丸面强化顺序... 利用有限元分析软件建立了随机多弹丸模型,基于随机多弹丸模型的残余应力分布并结合用户子程序,对工件待喷丸表面进行面强化顺序的改变,研究了不同喷丸面强化顺序对残余应力分布和工件模型变形量的影响。结果表明,不同的喷丸面强化顺序会影响各强化面的残余应力分布状态,通过欧几里得距离进行了残余应力分布曲线相似度的评判,全对称强化顺序下X0和X1面的残余应力分布曲线欧几里得相似度平均值为0.0055,是顺序强化下X0和X1面的残余应力分布曲线欧几里得相似度平均值的1.9倍,改善了残余应力分布状态;不同喷丸面强化顺序中,全对称强化顺序S4的最大变形量为0.052 mm,相比较顺序强化S3最大变形量0.061 mm减少了15%,提高了工件的尺寸精度。 展开更多
关键词 喷丸 强化顺序 有限元模拟 变形量 残余应力
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喷丸数值模拟中一种高效方法 被引量:1
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作者 陈晟 丁腾飞 +3 位作者 张朝阳 高建永 付婧颐 鲁世红 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第8期458-465,共8页
目的从减小分析步时间的角度出发,调整弹丸随机分布间距,研究提高模拟计算效率的方法。方法以SAE1070弹簧钢为研究对象,在S230弹丸速度为40 m/s条件下,分析弹丸间垂直间距、水平间距和弹丸冲击方式对模拟结果的影响。结果在不考虑弹丸... 目的从减小分析步时间的角度出发,调整弹丸随机分布间距,研究提高模拟计算效率的方法。方法以SAE1070弹簧钢为研究对象,在S230弹丸速度为40 m/s条件下,分析弹丸间垂直间距、水平间距和弹丸冲击方式对模拟结果的影响。结果在不考虑弹丸间相互作用的前提下,有限元模拟中弹丸间可存在重叠,只要弹丸垂直间距大于0.07 mm,水平间距大于0.4 mm,弹丸随机生成模拟得到的诱导应力分布、塑性应变分布、粗糙度的结果在小偏差范围内收敛,与弹丸间无重叠的模拟结果相近。在满足弹丸间距阈值的前提下,采用同时冲击和顺序冲击方式得到的诱导应力分布在压应力部分区域存在一定偏差,但应力分布曲线整体较为接近,同时冲击的计算时间缩短了约90%。在此基础上,确定合适的弹丸分布,在不同弹丸直径、速度下进行阿尔门试片喷丸模拟,通过对比阿尔门强度值论证了模拟方法的有效性。结论这种按层分布同时冲击,并在满足间距阈值的前提下尽可能减小间距的弹丸设置方法,保证了模拟精度,提高了计算效率,为数值模拟的应用提供了优化计算成本的新思路。 展开更多
关键词 喷丸 数值模拟 SAE 1070 弹丸间距 诱导应力
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喷丸角度与反弹干涉区体积的定量关系
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作者 辛达蔚 乔阳 +3 位作者 徐弘毅 王相宇 付秀丽 牛金涛 《工具技术》 2025年第11期75-80,共6页
喷丸工艺中丸料间的碰撞会导致能量损失,影响喷丸效率。针对这一问题,本文基于丸粒运动和碰撞动力学理论,分析丸粒运动轨迹,构建反弹干涉区体积计算模型,定量分析喷丸角度与干涉区体积关系;建立喷丸工艺离散元仿真模型,可视化丸粒运动... 喷丸工艺中丸料间的碰撞会导致能量损失,影响喷丸效率。针对这一问题,本文基于丸粒运动和碰撞动力学理论,分析丸粒运动轨迹,构建反弹干涉区体积计算模型,定量分析喷丸角度与干涉区体积关系;建立喷丸工艺离散元仿真模型,可视化丸粒运动过程。研究发现,不同丸料入射角度致使干涉区体积差异显著。丸料垂直入射时,反弹干涉区表现为圆柱体;倾斜入射时,反弹干涉区为楔状体。随着喷丸角度的增大,干涉区体积缩小,由丸料碰撞引起的能量损失降低。仿真可视化表明,丸料倾斜入射时撞击材料后的运动轨迹为抛物线,与理论推导一致。所构建的反弹干涉区体积计算模型合理,能反映喷丸角度变化对干涉区体积的影响,适用于基于能量效率的喷丸工艺参数优化及工程实践。 展开更多
关键词 喷丸工艺 丸料碰撞 喷丸角度 定量分析 能量损失
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