机械工程材料

作者：陈雍瀚, 甘进, 刘华兵, 张翔, 吴卫国, 姜传海

关键词：高速船舶, 铝合金焊接接头, 喷丸, 残余应力, 疲劳性能

采用Abaqus软件建立随机多弹丸运动模型，对5083铝合金对接接头的残余应力分布进行预测，分析了弹丸直径（0.3，0.4，0.5?mm）、喷丸速率（20，30，40，50?m·s?1）、覆盖率（100%，200%，300%）对残余应力的影响，选出较优工艺参数；在较优工艺参数下，保持弹丸直径、覆盖率不变，将喷丸强度由0.150 mm提升至0.175，0.200 mm，通过试验研究了喷丸强度对接头表面质量、残余应力、硬度和疲劳性能的影响，确定最佳喷丸工艺。结果表明：表面残余压应力和残余压应力影响层深模拟结果和试验结果的相对误差分别约为4.7%，10.5%，模型对残余应力预测准确；随着弹丸直径增加，表面残余压应力和最大残余压应力减小，残余应力影响层深和表面粗糙度增大；随着喷丸速度增加，表面残余压应力、最大残余压应力和残余应力影响层深先增大后趋于稳定，表面粗糙度增大；随着覆盖率增加，表面残余压应力和表面粗糙度增大，最大残余压应力和残余应力影响层深无显著变化;以残余压应力较大和表面粗糙度较小为指标，获得较优喷丸工艺为弹丸直径0.3?mm、覆盖率200%、喷丸速度40?m·s?1。随着喷丸强度增加，表面粗糙度、残余压应力和硬度增大，最大残余压应力先增大后减小，残余应力影响层深和硬化层深均在240?μm左右，疲劳寿命先延长后缩短。最佳喷丸工艺参数为弹丸直径0.3?mm、覆盖率200%、喷丸强度0.175?mm（喷丸速度44?m·s?1），此条件下处理后接头残余压应力较大，表面粗糙度适中，疲劳性能最好。

来源：2025年第7期

《机械工程材料》期刊编辑部

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