浅析激光喷丸技术在改善游乐设施关键零部件使用寿命中的应用.doc

浅析激光喷丸技术在改善游乐设施关键零部件使用寿命中的应用.doc浅析激光喷丸技术在改善游乐设施关键零部件使用寿命中的应用摘耍:游乐设施长期在游乐场环境下工作,由于游乐场是一个比较苛刻的环境,导致钢铁结构及其他设备难以避免地遭受到损坏,不仅造成了巨大的经济损失和金属资源、能量的浪费,还导致了游乐设施关键零部件的失效进而使游乐设施的使用寿命减少。为此,除了合理的设计游乐设施零部件结构外,对它们进行表血强化处理,在其表面引入高幅值残余应力、硬度及强度等,能够有效延长游乐设施的使用寿命。激光喷丸(UserPeening-LP)技术作为一项高效、绿色的表面加工技术,能够产生较大的残余压应力及显微硬度等,从而有效地提高了材料的耐腐蚀性能、疲劳性能及抗摩擦蘑损性能,最终能够显著提高游乐设施的使用寿命。木文正是基于此,着重探讨激光喷丸技术在改善游乐设施关键零部件使用寿命中的具体应用。关键词:激光喷丸技术;改善船舶;关键零部件使用;寿命;应用中图分类号:TN24文献标识码:A一、激光喷丸技术的原理、特点及研究现状(-)激光喷丸技术的原理、特点激光喷丸技术,简称LP技术,是利用高功率及短脉冲(一般是ns级别)激光束穿过透明约束层(一般是K9玻璃或者去离子纯净水)直接作用于金属材料表面的能量吸收层(一般为黑漆、铝箔或黑胶带),产生高密度筹离子体,筹离子体继续吸收激光剩下的能量,在约朿层的限制下,产生了高压冲击波加载与材料表面,使材料表层开始发生微塑性变形,从而实现材料表层微观组织结构的优化,并诱导了较大的残余压应力、硬度等,是一项能够改善材料的疲劳性能、摩擦磨损性能和耐腐蚀等性能的一项新技术。激光喷丸技术与传统的机械喷丸、涂层及滚压等技术相比,该技术具有高能、高压、高效、非接触、参数及过程可精确控制、周期短及无热影响区筹明显的工艺优势,且激光喷丸的强化效果更加显著,其诱导的残余压应力是常规技术的5到10倍,产生的加工硬化层深度可达1伽以上,且对金属材料没有限制。(二)激光喷丸技术的研究现状LP诱导的高密度位错、晶粒细化等有益结果显著提高了材料的使用寿命。国内外诸多学者对其进行了研究。如范勇筹人利用激光喷丸强化航空铝合金,对其疲劳性能进行了研究,结果试样的疲劳强度较基体提高了2倍;何卫锋等人采用LP技术对GH742高温合金进行了实验,结果表明激光喷丸技术显著提高了试样的拉-拉疲劳寿命,提高了将近36倍,振动疲劳寿命提高了24倍以上;周建忠等人采用了激光喷丸强化技术对ZK60镁合金进行了实验,结果发现激光喷丸改变了裂纹萌生源的位置,延缓了裂纹的扩展速率,平均疲劳寿命达到125641次,其疲劳寿命较基体提高了61%;张永康采用了激光喷丸技术强化AZ31B镁合金,对其应力腐蚀性能进行了研究,结果发现在材料表血诱导了较大的残余压应力,且在激光喷丸区域内未发现裂纹,且未处理区域的裂纹扩展到冲击区域的边缘就停止了,可见,激光喷丸诱导的残余压应力能够有效的抑制裂纹扩展,继而显著提高材料的疲劳寿命。鲁金忠等人采用激光喷丸强化处理AISI8620合金钢,对其摩擦磨损性能进行了研究,结果发现激光喷丸在材料表面诱导了残余压应力层,能够有效的降低氧化蘑损和粘着蘑损,使该合金的耐磨性能提高了一倍;李杨等人利用激光喷丸强化处理20CrNiMo钢,对其表面的摩擦学性能进行了研究,得到了细小的针状铁素体,激光喷丸诱导的晶粒细化有效地抑制了表而的疲劳磨损,其摩擦系数在0