近年來,國(guó)內(nèi)外針對(duì)鈦合金承力構(gòu)件,開展了大量抗疲勞技術(shù)研究,其中大部分研究都針對(duì)鈦合金材料開展噴丸強(qiáng)化技術(shù)研究以提高疲勞性能。然而,對(duì)于經(jīng)過一定 時(shí)間服役的航空鈦合金構(gòu)件,原先噴丸產(chǎn)生的強(qiáng)化效果隨著服役時(shí)間的延長(zhǎng)而逐漸弱化,按照國(guó)外相關(guān)維修標(biāo)準(zhǔn),需要進(jìn)行返廠噴丸,即再次噴丸(Re- shot-peening,RSP)。
起落架是飛機(jī)的主承力構(gòu)件,采用高強(qiáng)度材料制造的起落架部件服役時(shí)受到高周疲勞的作用,容易發(fā)生疲勞失效。目前,再次噴丸已經(jīng)在航空工業(yè),特別是航空發(fā)動(dòng)機(jī)和起落架維修方面得到了少量應(yīng)用,但是對(duì)于鈦合金,國(guó)內(nèi)還沒有關(guān)于再次噴丸方法進(jìn)行過系統(tǒng)研究。而在國(guó)外,不少學(xué)者已經(jīng)針對(duì)再次噴丸這一工程問題展開了較系統(tǒng)的研究。國(guó)外文獻(xiàn)關(guān)于再次噴丸的研究主要集中在再次噴丸對(duì)疲勞性能影響方面,對(duì)于再次噴丸周期的選擇,涉及較少,而選擇合適的再次噴丸周期,對(duì)于實(shí)際維修工業(yè)具有現(xiàn)實(shí)的指導(dǎo)意義。因此,科研人員選擇了新型高強(qiáng)鈦合金結(jié)構(gòu)材料TC18,研究再次噴丸對(duì)于經(jīng)過預(yù)先噴丸的TC18鈦合金殘余應(yīng)力和室溫疲勞壽命的影響。
研究人員對(duì)材料先進(jìn)行初始的噴丸強(qiáng)化,以產(chǎn)生一定數(shù)值的表面殘余壓應(yīng)力作為基線,再進(jìn)行不同周次預(yù)先疲勞試驗(yàn),模擬實(shí)際服役情況,之后進(jìn)行再次噴丸,對(duì)比經(jīng)過不同再次噴丸周期的鈦合金TC18的表面殘余應(yīng)力和疲勞壽命,并解釋了再次噴丸周期對(duì)于殘余應(yīng)力場(chǎng)和總旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞壽命的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明:
(1)經(jīng)過預(yù)先噴丸的鈦合金TC18經(jīng)過一定時(shí)間疲勞實(shí)驗(yàn)后,原先由噴丸產(chǎn)生的表面殘余壓應(yīng)力會(huì)發(fā)生松弛;進(jìn)行再次噴丸,可以恢復(fù)因疲勞松弛的表面殘余壓應(yīng)力。
(2)進(jìn)行一定周次預(yù)先疲勞實(shí)驗(yàn)后進(jìn)行再次噴丸,可以修復(fù)疲勞損傷,有效地延長(zhǎng)TC18鈦合金的總疲勞壽命。當(dāng)預(yù)先疲勞周次在105~106次,再次噴丸對(duì)TC18鈦合金疲勞增益效果最佳,總疲勞壽命比未進(jìn)行再次噴丸的試樣提高了75%。
