[发明专利]一种提高含孔结构疲劳寿命的复合强化工艺

说明书

本发明涉及一种提高含孔结构疲劳寿命的复合强化工艺，包括以下步骤：S1：采用射流强化工艺对孔进行表面强化；S2：采用挤压工艺对完成步骤S1后的孔进行挤压强化。本发明提供的提高含孔结构疲劳寿命的复合强化工艺，先采用射流强化工艺对孔表面进行强化，在此基础上再采用挤压工艺对孔进行挤压强化，从而有效的提高孔挤压表面质量和孔壁的残余压应力，进而增强其疲劳寿命。

技术领域

本发明涉及结构强度及表面强化领域，更具体地涉及一种提高含孔结构疲劳寿命的复合强化工艺。

背景技术

在汽车工业、航空工业以及机械行业中都有很多带紧固孔的构件，在紧固孔处很容易发生应力集中现象，在交变载荷作用下紧固孔处极易产生疲劳裂纹萌生及扩展，从而导致构件疲劳失效，危及整机的安全性、可靠性，大大降低整机的使用寿命。据统计显示，在国内外现代工业各个领域中，疲劳失效占整个结构失效的80％。根据飞机结构疲劳失效的统计结果表明，大约有70％的疲劳裂纹源于紧固件孔，发生在孔边破坏事故占整体机体疲劳事故的90％以上，已成为航空飞行器结构件失效的最主要根源之一。

大量研究表明，构件经过强化技术处理后不仅可以抑制裂纹的萌生，而且还可以提高构件的抗疲劳性能，充分发挥所用材料的性能。传统的孔强化工艺主要采用孔挤压工艺。这种孔挤压工艺，根据不同构件的尺寸、材料等要素，主要包括孔口挤压、芯棒直接挤压(无衬套)、球挤压和开缝衬套挤压等方式。其中，孔口挤压仅能对孔口附近进行强化，板厚中间位置难以强化；芯棒直接挤压难以实现较大挤压量；球挤压法的球-孔摩擦力小，对孔壁损伤小，可实现较大挤压量，但是仅适用于深小孔构件；开缝衬套挤压可实现大挤压量，但是挤压后孔壁残留凸脊，需要进行铰孔加工。由此可知，现有的孔挤压强化工艺得到的孔表面质量差、孔壁的残余压应力小，从而使得其疲劳寿命低。

发明内容

本发明提供一种提高含孔结构疲劳寿命的复合强化工艺，以提高孔表面质量和孔壁的残余应力，进而增强其疲劳寿命。

本发明提供一种提高含孔结构疲劳寿命的复合强化工艺，包括以下步骤：

S1：采用射流强化工艺对孔进行表面强化；

S2：采用挤压工艺对完成步骤S1后的孔进行挤压强化。

进一步地，步骤S1具体包括：

S11：提供一射流强化装置，并将所述含孔结构固定在一机床上；

S12：向所述射流强化装置中通入射流介质，并使所述射流强化装置的喷嘴对准孔的表面；

S13：使所述射流介质以预定压力及速度从喷嘴中喷射出，以完成对孔表面的强化。

进一步地，所述射流介质包括石墨烯、水、大豆油、玉米油、花生油中的一种或多种。

进一步地，所述射流压力为0-420MPa。

进一步地，所述挤压工艺为赫兹接触旋转开缝衬套挤压工艺。

进一步地，步骤S2具体包括：

S21：提供一赫兹接触旋转挤压强化装置，所述赫兹接触旋转挤压强化装置包括芯棒、可滑动地套设于芯棒上的套筒和动力装置；

S22：所述套筒插入所述孔中并固定；

S23：所述动力装置对芯棒施加压力，带动芯棒轴向进给；

S24：所述动力装置带动套筒旋转；

S25：芯棒和套筒退出所述孔。

进一步地，所述套筒的外壁开设有一条角度为15°-75°的螺旋通槽。

进一步地，所述挤压工艺的挤压量为0.1％-3.5％。

进一步地，所述赫兹接触为有序或无序排布。