由拋丸/噴丸強(qiáng)化引入的殘余壓應(yīng)力是最終拉應(yīng)力強(qiáng)度的一個(gè)百分比，該比率隨著零件材料本身強(qiáng)度/硬度增加而增加。高強(qiáng)度/硬度的金屬更脆，且對表面缺陷更敏感雾家。對其進(jìn)行拋丸/噴丸強(qiáng)化铃彰，能讓這些高強(qiáng)度金屬可以應(yīng)用在易發(fā)生疲勞的工作條件下。飛機(jī)起落架通常設(shè)計(jì)的疲勞強(qiáng)度為300 ksi (2068 MPa)芯咧，結(jié)合拋丸/噴丸強(qiáng)化牙捉。

　　機(jī)加工過程會(huì)明顯影響金屬零件的疲勞屬性。這種影響可以是有害的妆吱，也可以是有益的橘凿。有破壞性的工藝包括焊接、研磨奈炕、過度磨削禽忧、金屬加工等，這些讓零件表面形成殘余拉應(yīng)力书尚。殘余拉應(yīng)力和承受的載荷應(yīng)力會(huì)一同加速零件早期疲勞失效衙乡。

　　有益的機(jī)加工工藝包括表面硬化，即向零件表面導(dǎo)入一個(gè)壓應(yīng)力沐刷。珩磨箱歪、拋光、滾壓都旨在消除由于機(jī)加工過程而引起的表面缺陷和抵消有害的拉應(yīng)力验柴，從而改善零件的表面屬性揽膏。表面滾壓同樣可以導(dǎo)入壓應(yīng)力，但往往受限于圓柱形的幾何形狀姊宗；而拋丸/噴丸強(qiáng)化無形狀限制歹朵，且最經(jīng)濟(jì)有效，強(qiáng)化效果相當(dāng)顯著撼泛。

　　以下試驗(yàn)說明了殘余應(yīng)力對疲勞壽命的影響挠说。一個(gè)飛機(jī)機(jī)翼制造商，對其中一個(gè)蒙皮緊固件進(jìn)行試驗(yàn)愿题，該零件在工作到其預(yù)期壽命60%的時(shí)候损俭，產(chǎn)生了微裂紋。對該裂紋發(fā)生部位進(jìn)行拋丸/噴丸強(qiáng)化潘酗，結(jié)果發(fā)現(xiàn)杆兵，該緊固件的抗疲勞壽命延長了300%，即使在減少了橫截面厚度的情況下都沒有再發(fā)生裂紋延展或進(jìn)一步擴(kuò)大仔夺。

　　焊接

　　焊接后會(huì)產(chǎn)生殘余拉應(yīng)力琐脏，因?yàn)楹附邮窃诤附硬牧咸幱谌刍癄顟B(tài)進(jìn)行的，那時(shí)是材料最熱缸兔、最膨脹外擴(kuò)的狀態(tài)日裙。然而再將其與表面溫度低很多的基體材料相接合。焊料迅速降溫灶体，并試圖在降溫過程中收縮阅签。由于焊料已經(jīng)與比它溫度低且更強(qiáng)大的基體材料接合，所以無法實(shí)現(xiàn)快速收縮捧懈。其結(jié)果就是焊料實(shí)際上是被基體材料“拉伸”開列序。受熱區(qū)域是殘余拉應(yīng)力集中的部位，也是失效經(jīng)常發(fā)生的部位失叁。焊接補(bǔ)充材料睹肝、化學(xué)成分、幾何形狀隐辟、致密性等的不一致性画柜，會(huì)加劇殘余拉應(yīng)力的提高，從而加速疲勞失效的發(fā)生栈碰。拋丸/噴丸強(qiáng)化能有效地抵消掉焊接在受熱區(qū)域引起的围杉，會(huì)導(dǎo)致失效的殘余拉應(yīng)力，使由材料表面由原來的拉應(yīng)力狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)閴簯?yīng)力狀態(tài)牛斥。

　　由焊接乖粘、熱應(yīng)力釋放合拋丸/噴丸強(qiáng)化所引起的一系列殘余應(yīng)力之有趣變化。焊接造成的拉應(yīng)力加之零件服役后所承受的載荷應(yīng)力卡载，會(huì)共同急劇加速焊接部位的早期失效砌熬。

　　如果對焊接部位在1150F (620攝氏度)下進(jìn)行持續(xù)1小時(shí)熱應(yīng)力釋放，表面的殘余拉應(yīng)力就會(huì)降至零矫夷，從而改善該區(qū)域的疲勞屬性葛闷。

　　如果用拋丸/噴丸強(qiáng)化來代替熱應(yīng)力釋放，也會(huì)同樣甚至更好地將材料表面的殘余拉應(yīng)力狀態(tài)轉(zhuǎn)變成殘余壓應(yīng)力狀態(tài)双藕，這會(huì)顯著且有效地阻止疲勞裂紋形成和延伸淑趾。

　　最佳的工藝工序是，焊接后先進(jìn)性應(yīng)力釋放再進(jìn)行噴丸強(qiáng)化蔓彩。應(yīng)力釋放可軟化焊接材料治笨，從而能最大可能性地產(chǎn)生一個(gè)更深的壓應(yīng)力層。

　　美國焊接學(xué)會(huì)（AMS）手冊提醒赤嚼，如果鋼結(jié)構(gòu)如以下所描述的承受疲勞載荷旷赖，就需要考慮焊接引起的殘余拉應(yīng)力，“結(jié)構(gòu)件里的局部應(yīng)力可能是完全由外部載荷引起更卒，也可能由外部載荷和殘余應(yīng)力聯(lián)合影響而導(dǎo)致的等孵。殘余應(yīng)力是非循環(huán)性的，但它會(huì)或增加或抵消外部交變應(yīng)力應(yīng)力蹂空。因此俯萌，在預(yù)計(jì)會(huì)遭遇交變應(yīng)力應(yīng)力的焊接部位導(dǎo)入一個(gè)殘余壓應(yīng)力是有益的「冢”

　　利用拋丸/噴丸強(qiáng)化來改善焊接零件的抗疲勞屬性和延緩轩苔、阻滯應(yīng)力腐蝕裂紋形成已被以下機(jī)構(gòu)確認(rèn)證實(shí)：

　　美國機(jī)械工程師學(xué)會(huì)

　　美國船舶局

　　美國石油協(xié)會(huì)

　　美國國際腐蝕工程師協(xié)會(huì)

　　磨削

　　一般情況下咖雀，磨削過程中由于局部受熱，會(huì)引起拉應(yīng)力形成旅榨。金屬與磨料介質(zhì)接觸亮购，會(huì)局部產(chǎn)生熱，從而試圖擴(kuò)展秃值。受熱的材料弱于周圍金屬岔爹，在冷卻時(shí)，壓力屈服的金屬試圖收縮哑逾，而周圍金屬阻止了這一收縮旧伺，從而引起殘余拉應(yīng)力。任何程度的殘余拉應(yīng)力都會(huì)負(fù)面影響疲勞壽命吹复，促發(fā)應(yīng)力腐蝕裂開

　　不同磨削工藝產(chǎn)生的殘余拉應(yīng)力君祸。一塊1020，150-180 BHN 碳化鋼（焊接過和未焊接過）轧愧，進(jìn)行過度磨削和常規(guī)磨削肴熏。顯示過度磨削加工會(huì)導(dǎo)致高表面拉應(yīng)力，且更深的拉應(yīng)力層顷窒。磨削后的拋丸/噴丸強(qiáng)化蛙吏，能將原先的殘余拉應(yīng)力狀態(tài)扭轉(zhuǎn)成殘余壓應(yīng)力狀態(tài)。

　　電鍍

　　很多零件在鍍鉻和化學(xué)鍍鎳前先經(jīng)過拋丸/噴丸強(qiáng)化鞋吉，以抵御電鍍對于疲勞壽命的有害影響鸦做。疲勞點(diǎn)蝕常發(fā)生于脆性表面、氫脆性或殘余拉應(yīng)力引起的微裂紋谓着。由鍍硬鉻產(chǎn)生的細(xì)小裂紋泼诱。在疲勞載荷下，這些微裂紋在基體材料里會(huì)向四周延展赊锚，最后導(dǎo)致疲勞失效治筒。

　　如果基體材料預(yù)先經(jīng)過拋丸/噴丸強(qiáng)化，電鍍產(chǎn)生的疲勞裂紋沿基體材料衍伸的可能性就大大降低舷蒲。圖3-4說明了這一概念耸袜，并假設(shè)給零件一個(gè)動(dòng)態(tài)交變應(yīng)力作用。微裂紋在基體材料內(nèi)延展開牲平；右圖顯示的是當(dāng)經(jīng)過拋丸/噴丸強(qiáng)化后妨宪，導(dǎo)入的壓應(yīng)力層阻止了微裂紋向周圍的衍伸、擴(kuò)展帖奠。

　　對于需承受交變應(yīng)力的零件之灼，建議在電鍍前先進(jìn)行拋丸/噴丸強(qiáng)化，以改善零件的疲勞屬性。對于在動(dòng)態(tài)載荷下比紫，要求無限壽命的零件闭凡，聯(lián)邦規(guī)格QQ-C-320 和 MIL-C-26074明確規(guī)定，鋼制零件在鍍鉻和化學(xué)鍍鎳前必須先經(jīng)過拋丸/噴丸強(qiáng)化蕾捣。

　　陽極氧化

　　硬質(zhì)陽極氧化是拋丸/噴丸強(qiáng)化以改善涂層材料抗疲勞性能的另一種應(yīng)用怔惯。其功能優(yōu)勢與電鍍相類似，都是基體材料在陽極處理前進(jìn)行拋丸/噴丸強(qiáng)化易震。

　　等離子噴涂

　　等離子噴涂主要用于要求高耐磨性的情況下。在等離子噴涂前對基體材料進(jìn)行預(yù)拋丸/噴丸強(qiáng)化避顶，被證實(shí)為能有效提高抗疲勞強(qiáng)度的方法烈瑰。等離子噴涂工藝后進(jìn)行拋丸/噴丸強(qiáng)化，則能改善表面光整度和致密性蟋软。

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