[发明专利]一种快速提升7系航空铝合金疲劳寿命的方法

说明书

本发明涉及一种提升铝合金材料疲劳寿命的方法。一种快速提升7系航空铝合金疲劳寿命的方法，其特征在于：利用高频超声波信号(20KHz～10000KHz)激发直径为1mm～5mm的钢球以高速(1m/s～50m/s)往复循环冲击铝合金材料表面(钢球数量为1～100个，最佳为10～40个)，往复循环冲击铝合金材料表面总时间为10s‑60s。该方法具有对金属材料表面的损伤小、效率高、效果显著以及设备简易的优点，能够在极短(10s‑60s)的时间内实现铝合金疲劳寿命成倍的提升。

技术领域

本发明涉及一种提升铝合金材料疲劳寿命的方法，具体涉及一种快速提升7系航空铝合金疲劳寿命的方法及其装置。

背景技术

铝合金具有较高的比强度、优异的抗腐蚀性能及延展性。广泛应用于汽车、航空航天结构零部件的制造。

中国专利申请号CN201610128715.4，公开了一种提高金属工件疲劳寿命的超声强化方法及其应用。通过将金属工件装夹在超声波加工机床上，利用超声波加工刀具对金属工件表面进行超声加工，超声强化方法重点在于通过调整超声波加工刀具对待加工工作面的不同压力来实现对金属工件表面预置压应力，最终达到消除残余应力，提高疲劳寿命的目的。同时该超声强化方法能使金属工件表面晶粒细化，表面显微硬度提高，耐磨性和耐腐蚀性提高，从而大幅提高工件的疲劳寿命。而现有的超声加工方法主要用来降低金属工件表面的粗糙度，使金属工件表面达到镜面效果，通过本发明的超声强化方法可有效改善了金属工件的表面性能，其效果明显优于现有的超声加工方法。

中国专利申请号，公开了。通过处理局部焊缝的残余应力实现，包括以下步骤：获得焊缝的应力分布图，根据应力值，确定相应危险工况下焊缝的局部危险位置；获得相应危险工况下，局部危险位置处的焊接残余应力分布图；结合焊接残余应力分布图，并对局部危险位置处残余拉应力对疲劳强度的影响进行预估，根据焊接残余应力确定焊接残余应力的处理方法及工艺参数，并对所述局部危险位置进行处理。在步骤D中，所述焊接残余应力的处理方法包括超声波冲击法；所述工艺参数包括冲击时的力值；所述力值范围320MPa-390MPa。通过确定焊缝残余拉应力最大的局部危险位置并针对该局部危险位置进行处理，从而精准的提高了该动臂结构的疲劳寿命。

现有的提升金属工件疲劳寿命的方法，不能够在极短(10s-60s)的时间内大幅提高金属工件疲劳寿命。

发明内容

本发明的目的在于提供一种快速提升7系航空铝合金疲劳寿命的方法及其装置，该方法具有对金属材料表面的损伤小、效率高、效果显著以及设备简易的优点，能够在极短(10s-60s)的时间内实现铝合金疲劳寿命成倍的提升。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种快速提升7系航空铝合金疲劳寿命的方法，其特征在于：利用高频超声波信号激发钢球以1m/s～50m/s高速往复循环冲击铝合金材料表面，往复循环冲击铝合金材料表面总时间为10s-60s。

所述高频超声波信号为20KHz～10000KHz。

所述钢球的直径为1mm～5mm。

所述钢球数量为1～100个。

所述铝合金材料可由其他金属材料代替(也可提升其他金属材料的强度及疲劳寿命，例如不锈钢、钛合金、铜合金、镁合金或高熵合金等材料)。

所述铝合金材料可为棒状或具有复杂回转体几何形状的零部件(除了能够提升“棒状”简单零部件的强度和疲劳寿命以外，也可以大幅度提升具有复杂回转体几何形状的零部件，例如齿轮、轴承等等)。

所述铝合金材料作回转体旋转运动，加超声波冲击的复合运动模式进行保护；旋转速度范围为：1rpm～100000rpm低速、中速、高速以及超高速。