喷丸工艺对DC53钢表面完整性的影响试验研究

张银霞， 杨 鑫， 原少帅， 于 鑫， 刘治华

(郑州大学 抗疲劳制造技术河南省工程实验室，河南 郑州 450001)

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硬岩隧道掘进机[1](tunnel boring machine，TBM)由于其具有效率高、安全性好等优点被应用于深长隧道的施工，TBM盘形滚刀是其关键部件之一，对掘进效率和施工成本有极大影响[2]。TBM盘形滚刀工作环境恶劣，因而对刀圈的硬度、耐磨性提出了很高的要求，常用的TBM滚刀刀圈材料多为H13钢[3]。在硬度、强度、韧性、耐磨性方面较SKD11钢有明显优势的新型冷作模具钢——DC53钢，近年来开始应用于TBM盘形滚刀的制造[4-5]，DC53钢在精密模具与特种刀具的制造领域均已得到了广泛的应用。

表面完整性是评价工业产品表面质量的一个重要指标[6]，其包括表面粗糙度、硬度、残余应力及微观结构等特征量。表面完整性指标直接影响零件的耐磨性和疲劳寿命，机械加工和表层强化是影响表面完整性的重要工艺措施[7]。龚军振等[8]通过对Al6061的铣削加工，得到了铣削工艺对材料X、Y方向残余应力分布的影响规律。Hashimoto等[9]研究了硬车削和磨削对表面完整性及滚动接触疲劳寿命的影响。Arola等[10]采用后混合水射流喷丸强化技术对AISI304和Ti6Al4V进行研究，给出水射流喷丸后材料表面完整性参数对疲劳寿命的影响规律。周松等[11]对比了某铝合金喷丸前后试样的显微硬度、残余应力及拉-拉疲劳性能后发现，喷丸强化后试样的残余应力、显微硬度均有提高，试样疲劳寿命相较于未喷丸试样提高了1.67倍。

喷丸强化工艺通过丸粒流高速冲击材料表层，可以引入残余压应力，显著提高材料表层硬度从而提高材料的疲劳寿命与耐磨性[12-13]。……