發(fā)布時間：2020-11-11 23:06

　　 爆破閥是保障核電站安全的最后一道屏障。拉力螺栓是爆破閥中的重要部件,在嚴重事故工況或其它有必要緊急泄壓的情況下,通過引爆爆破單元,產生高壓氣體,使拉力螺栓在預斷凹槽處被拉斷,隨之閥蓋開啟,實現(xiàn)有效泄壓。但是在核電機組正常工作時,在正常工作壓力下,拉力螺栓須保持良好的力學性能,不發(fā)生疲勞失效。超聲沖擊處理(Ultrasonic Impact Treatment)作為一種表面形變強化的新技術,近年來在國內外得到了快速發(fā)展和應用。目前UIT技術在國內外已經由單純的焊縫處理開始向改善金屬工件表面和次表面性能,提高工件的抗疲勞性能,抗應力腐蝕性能和耐磨性能的方向發(fā)展,但通過超聲沖擊自動化操作,實現(xiàn)復雜形狀零部件表面的均勻一致的強化處理還鮮有報道。本課題以爆破閥拉力螺栓預斷凹槽為研究對象,以超聲沖擊為強化手段,應用具有自主知識產權的特殊超聲沖擊頭專利技術,配合與強化表面相匹配的沖擊針設計,對爆破閥拉力螺栓進行強化處理,實現(xiàn)了復雜形狀零件—拉力螺栓預斷凹槽雙曲面的均勻一致的自動化表面強化處理。在此基礎上,考察了超聲沖擊振幅、沖擊強化時間對強化表面的粗糙度、表面狀態(tài)、金相組織、微觀硬度、殘余應力以及疲勞壽命的影響,揭示了超聲沖擊工藝參數(shù)對復雜雙曲面表面強化效果的影響規(guī)律,獲得了最佳沖擊強化工藝條件。應用優(yōu)化的工藝參數(shù),對拉力螺栓模擬件進行超聲沖擊強化處理,測定了最佳沖擊工藝條件下拉力螺栓模擬件的拉-拉疲勞極限,繪制了拉力螺栓模擬件沖擊前后應力幅值和應力循環(huán)周次之間關系的疲勞S-N曲線,并通過SEM電鏡觀察了拉力螺栓模擬件預斷凹槽的疲勞斷口形貌,分析各種沖擊工藝條件下的疲勞斷口形貌特征、疲勞斷裂的發(fā)生、發(fā)展過程,揭示了強化工藝與疲勞性能的本質聯(lián)系和影響規(guī)律,為疲勞性能的提高提供有效的理論與實驗支持。具體實驗結果概括為:(1)沖擊振幅相同的情況下,沖擊時間對拉力螺栓預斷凹槽雙曲面表面的強化效果具有飽和效應,在沖擊時間逐漸增加至10 min的過程中,表面粗糙度、表層微觀硬度、顯微組織和殘余應力得到逐漸優(yōu)化,基本上在沖擊時間為10 min時達到最佳沖擊效果,而超過這個沖擊時間,沖擊強化效果減弱;(2)沖擊強化過程中,振幅30μm要比15μm率先達到沖擊強化效果的飽和點;(3)拉力螺栓預斷凹槽雙曲面的最佳超聲沖擊工藝參數(shù)為沖擊振幅30μm,沖擊時間10 min。應用優(yōu)化的工藝對拉力螺栓預斷凹槽進行沖擊強化后,拉力螺栓的疲勞極限提高了11%。
【學位單位】：大連理工大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2017
【中圖分類】：TM623.8
【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 表面形變強化技術
        1.1.1 滾壓強化工藝
        1.1.2 擠壓強化工藝
        1.1.3 噴丸強化工藝
    1.2 UIT技術研究現(xiàn)狀
        1.2.1 UIT技術國外研究現(xiàn)狀
        1.2.2 UIT技術國內研究現(xiàn)狀
    1.3 UIT技術的原理、特點及應用
        1.3.1 超聲沖擊強化技術的原理
        1.3.2 超聲沖擊強化技術的特點
        1.3.3 超聲強化沖擊的技術應用
    1.4 課題研究的意義和內容
2 實驗材料、設備及研究方法
    2.1 實驗材料及預處理
    2.2 實驗設備
        2.2.1 超聲沖擊裝置與雕刻機床
        2.2.2 其它檢測設備
    2.3 實驗研究方法
        2.3.1 超聲沖擊工藝參數(shù)的選取
        2.3.2 試樣的檢測
            2.3.2.1 表面粗糙度測試
            2.3.2.2 金相組織觀察
            2.3.2.3 顯微硬度測試
            2.3.2.4 殘余應力測量
            2.3.2.5 滲透探傷檢測
            2.3.2.6 疲勞強度測試
            2.3.2.7 掃描電鏡疲勞斷口觀測
3 超聲沖擊表面強化對拉力螺栓組織和性能的影響
    3.1 表面粗糙度和微觀形貌分析
    3.2 金相組織觀察與分析
    3.3 顯微硬度測量與分析
    3.4 殘余應力測量與分析
    3.5 滲透探傷檢測與分析
    3.6 本章小結
4 超聲沖擊強化試樣疲勞性能分析
    4.1 引言
    4.2 不同沖擊工藝參數(shù)下疲勞試驗結果與分析
        4.2.1 不同沖擊工藝參數(shù)對試件疲勞壽命的影響
        4.2.2 不同沖擊工藝參數(shù)下疲勞試件宏觀斷口分析
    4.3 S-N曲線
    4.4 疲勞斷口分析
    4.5 本章小結
結論
參考文獻
致謝

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本文編號：2879884