前混合水射流喷丸强化表面粗糙度预测的研究

摘要

喷丸强化是提高金属零构件抗疲劳性能和抗应力腐蚀能力的最有效的方法之一。前混合水射流喷丸强化是近年来问世的一项湿法喷丸强化新技术,它具有技术先进、强化效果好、高效节能、安全、绿色环保等优点。
　　 喷丸强化会使零件表面的化学、物理和几何特性发生变化。表面粗糙度是评定工件几何特性的一个最重要的标准,直接影响着产品的使用寿命和抗疲劳能力。因此,准确地预测喷丸表面粗糙度,对优化喷丸工艺参数和提高喷丸强化质量具有重要的理论意义和实践意义。
　　 该论文以2A11铝合金为试验材料,选择对射流喷丸表面质量起主要作用的喷丸压力、喷嘴扫描速度和靶距3个工艺参数、各5个因素水平进行前混合水射流喷丸强化试验,获得了喷丸表面粗糙度随喷丸工艺参数的变化规律,指出了前混合水射流喷丸会使受喷材料表面粗糙度明显增大,且表面粗糙度随喷丸压力的增加而增大,随扫描速度的增加而减小,并存在最大表面粗糙度靶距。
　　 基于小波包分析法和特征提取方法,对喷丸表面粗糙度试验数据进行了分析,建立了表面轮廓曲线与工艺参数之间的单映射关系；根据单映射关系建立了特征向量,利用曲线拟合方法,拟合出与表面轮廓曲线具有相同特征的曲线。
　　 基于小波包分析、单映射关系和曲线拟合方法建立前混合水射流喷丸表面粗糙度预测模型；并基于回归分析方法对前混合水射流的表面粗糙度进行预测。通过对这两种预测方法的预测结果比较可以看出,基于小波包的表面粗糙度预测模型更能真实反映影响因素与喷丸表面粗糙度之间的相关关系,能够满足工业生产对喷丸表面粗糙度精度要求,为喷丸工艺参数的优选和喷丸质量的控制提供了技术支持。