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摘要
喷丸是一种广泛使用的金属表面处理工艺。在丸粒的高速持续冲击作用下，喷丸能够在金属工件表面形成高强的残余压应力层，进而提升工件的疲劳寿命和综合力学性能。但丸粒的高速冲击同时也会导致金属表层粗糙度的提升和微裂纹的萌生，形成影响工件质量的不利因素。从丸粒与工件表面的相互作用机制出发，在丸粒与工件表面瞬时冲击条件下，冲击作用域由点到面的演化特征及伴随产生的切向冲击力是影响工件质量的根本原因。基于此，本文提出在工件表面添加薄橡胶层，通过橡胶的大变形特征改善丸粒的瞬时冲击特征。通过有限元数值模拟方法，研究橡胶层放置形式、橡胶层厚度对工件表面残余压应力层和表面粗糙度的影响。结果表明，添加的薄橡胶层能够显著提高工件表面的残余压应力，工件表层的峰值残余压应力与传统喷丸基本相同，仅在残余压应力层厚度上略小于传统喷丸。橡胶的大变形特征增大了丸粒的冲击作用面积，延长了冲击作用时间，是薄橡胶层能够改善喷丸质量的根本因素。
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