激光冲击强化加工路径对齿轮钢表面力学性能影响规律研究

摘要

对于齿轮类航空发动机附件传动系统零件，复杂的工作环境对齿轮表面抗疲劳和耐磨性能提出更高要求。激光冲击强化技术通过使材料表面发生剧烈塑性变形，引入残余压应力，同时提升表面硬度。均匀的残余应力场和表面硬度分布对提升零件疲劳寿命和耐磨性尤为重要，因此，如何获得均匀的残余压应力场和硬度分布，是激光冲击强化工艺研究的一个重要方面。本工作提出一种4层搭接激光冲击强化加工路径方案，采用有限元数值模拟和实验相结合方法，分析激光冲击强化后残余应力和显微硬度力学性能参数的特征。采用有限元数值模拟方法，对多点冲击9310齿轮钢材料的残余应力空间分布均匀性进行研究。采用实验方法，分析激光能量和冲击次数对9310齿轮钢材料残余应力和显微硬度的影响。结果表明，4层搭接激光冲击强化加工路径方案，能够获得较均匀的表面残余压应力场；随着激光能量和冲击次数增加，表面残余应力和显微硬度也随之增大，但增加幅度会减少，表现出一定饱和趋势。

关键词

激光冲击强化 / 有限元法 / 残余应力 / 多点冲击