电子档案

第 11 卷

2023 年

12 月刊

汽车工业中的抛喷丸强化应用

第 11 卷 - 2023 年 12 月刊
增材制造(AMed)零件的喷丸强化处理和材料缺陷

汽车行业对增材制造(AM)的兴趣与日俱增。事实上,增材制造工艺的生产率确实无法与如今的传统工艺相比,而且对于大规模生产来说,它是不可持续的。然而,增材制造可提供惊人的自由度,这对设计工程师来说相当有吸引力,因为他们可以开发和实施轻质解决方案或采用新材料,从而提高性能、降低能耗并减少原材料浪费。

拓扑优化曾经被认为是一种“学术练习”,现在是一种常用的方法,这要归功于增材制造,因为可以通过增材制造工艺获得从该方法衍生的形状。还可以提升设计和生产晶格功能材料的可能性,这些材料由于其特殊的结构特性,越来越多地用于改善传热从而减少能量耗散。

然而,增材制造也产生了新的问题。事实上,众所周知,AMed零件有几个内部缺陷,这些缺陷很可能是可能出现损坏机制的源点:快速浏览技术和科学文献足以了解AMed零件的疲劳裂纹经常始于内部缺陷,这与传统工艺有很大不同。

然而,表面状态也很特殊,在大多数情况下,在实际应用中是不可接受的:需要进行后处理以改进表面,而喷丸强化则是理想的选择之一。近年来,已有多篇论文报道了AMed样品的疲劳测试结果,以及经过喷丸强化处理后的疲劳强度和耐久性比竣工条件下的试样提高了许多倍。但更有趣的是,通过喷丸强化,可以跳过热处理,至少在疲劳性能方面是这样。

然而,喷丸强化应用并不直接:增材制造表面的初始状态与传统工艺截然不同,不可能应用相同的加工参数组合来获得满意的结果。换句话说,喷丸强化技术在AMed零件上的应用需要对形成表面进行研究和分析,并根据缺陷尺寸分布进行表征,以确定参数集的正确选择方向。事实上,AMed零件的表面状态具有高表面粗糙度和明显缺陷率的特点,并且受沉积方向和激光参数等增材制造参数的影响很大。

因此,需要进行调查和额外的研究来了解增材制造工艺参数与喷丸强化参数之间的关系,以获得有价值的残余应力场和精细的表面处理,并根据材料和制造参数优化处理零件的疲劳行为。

大多数读者可能认为这需要大量花费高昂的实验,但适当使用模拟可以减少工作量。

无论如何,这项投资在中期的好处将是显著的,并且可能会产生不一样的影响。


MFN特约编辑

义大利米兰大学教授

邮编:20156 义大利米兰

邮箱:mario@mfn.li