一种A-100钢材质飞机起落架用零部件表面喷丸强化工艺验证方法

技术领域

本发明涉及飞机起飞着陆系统技术领域，尤其涉及一种A-100钢材质飞机起落架用零部件表面喷丸强化工艺验证方法。

背景技术

23Co14Ni12Cr3MoE(A-100)超高强度钢具有高的抗拉强度、硬度和抗疲劳性能并兼有高的断裂韧性和延展性，在各类飞机起落架重要承力构件上有广泛应用。A-100钢零件所具备的超高性能除了与钢材本身的性能相关，零件的表面强化工艺也有着重要影响。

A-100钢材质飞机起落架零部件新工艺认定成功后，在正式投入使用之前，需经过多方面的工艺验证，确定新工艺的工艺实施参数，从而实现从理论到实际的转变，这个过程需要一种科学有效的特种工艺验证方法，验证A-100钢零部件在表面喷丸强化工艺实施的工艺适应性。

在现有公开的专利申请文献中，发明专利申请号CN201510922332.X公开了一种用于适航审定的复合材料结构设计验证方法，其特征在于，包含以下步骤：

S1，根据飞机结构选材方案，确定复合材料应用位置，结合受力特点选定复合材料体系，并进行复合材料的适航验证；

S2，根据飞机结构载荷分析及所选复合材料体系，确定典型结构的初步尺寸，从S1中确定的复合材料体系中选定需要的复合材料，并确定所述复合材料在该结构状态下的设计许用值；并进行复合材料在该结构状态下的设计许用值的适航验证；

S3，根据S2中得到的设计许用值，进行组件级复合材料结构的详细设计及适航验证；

S4，根据S3中组件级复合材料的结构设计，确定飞机全尺寸级的复合材料的详细设计及试航验证。

S11，依据飞机设计的性能目标及现有复合材料数据库，确定复合材料结构应用方案，进行材料筛选及选择，初步确定全机复合材料选材体系；

S12，根据S11中确定的全机复合材料选材体系，确定材料规范及需要验证的材料规范验证试验大纲，一并提交适航审定部门审查；

S13，通过试件级试验验证并完善S12中确定的材料规范，确定各复合材料体系的单层性能，明确材料许用值，同时申请适航审定部门目击试验；

S14，根据S11至S13编写试验报告及试验分析报告，并将S13中形成的复合材料的材料规范、试验大纲一并提交适航审定部门审查。

又例如，中国发明专利申请号202011610778.6公开了一种民用飞机结构件激光成形技术适航符合性验证方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：

步骤一：依据激光成形材料性能指标与设计需求，确定飞机结构件激光成形技术原材

料规范并制定原材料规范验证试验大纲；

步骤二：确定激光成形工艺参数；

步骤三：确定激光成形毛坯材料性能指标以及毛坯材料结构特殊系数；

步骤四：根据步骤三中确定的激光成形毛坯材料性能指标，撰写激光成形毛坯材料性

能指标符合性说明报告；

步骤五：制定结构件性能数据试验大纲，通过结构件性能数据试验验证激光成形结构

件是否能够达到结构设计要求；

步骤六：若激光成形原材料规范、毛坯材料性能指标、结构性能数据、原材料规范验证

试验大纲以及结构性能数据验证试验大纲均能够满足适航符合性的要求，则适航符合性验证通过。

以上发明专利申请技术均未能够解决验证A-100钢材料在表面喷丸强化工艺实施的工艺适应性问题。

发明内容

针对现有技术中尺寸的缺陷，本发明的目的在于提供一种A-100钢材质飞机起落架零部件表面喷丸强化工艺验证方法，即通过试验件(试样)模拟飞机起落架零部件表面喷丸强化后使用中的环境状态、受力情况等，进行多方面、系统性的工艺试验验证，借此解决此种材质零部件在复杂工况下表面喷喷丸强化工艺的适应性问题，解决表面喷丸强化工艺实际实行的可行性问题。

本发明提供了一种A-100钢材质飞机起落架用零部件表面喷丸强化工艺验证方法，所述A-100钢材质飞机起落架用零部件表面喷丸强化工艺验证方法包括以下步骤：

S1、得到待验证的试验件；

S2、对所述试验件进行粗加工、精加工成型；

S3、对所述试验件进行磁粉探伤及热处理工艺；

S4、对所述试验件实施表面喷丸强化工艺；

S5、对所述试验件所有验证过程中的材料的物理特性进行整理、录入数据、粘贴标志、归档，并对试验件进行防锈处理后封存，以备后续正式制备飞机起落架零部件查用。

进一步地，得到待验证的试验件的步骤包括以下过程：

确定零部件典型结构的初步尺寸，得到待验证的试验件。

进一步地，对所述试验件进行磁粉探伤及热处理工艺的步骤包括以下过程：

对机加工后的试验件进行磁粉探伤，排除由于前期机加工对试验件表面造成的机械损伤；对探伤后的试验件进行热处理，提高试验件整体性能。

进一步地，试验件的热处理工艺中A-100钢热处理要求如下：

a)预热620～640℃，保温时间1h～2h，升温速率≤8℃/min，真空度1.33～13.3Pa；

b)淬火875～895℃，保温时间1h～4h，升温速率≤5℃/min，真空度1.33～13.3Pa；油冷20～60min，氮气压油面；

c)冷处理-73±8℃，保温时间60min+(1～2)min/mm条件厚度，冷处理后空气中回温至室温；

d)回火：到温入炉，482±3℃，保温时间5～8h，空冷至室温。

进一步地，对所述试验件实施表面喷丸强化工艺的步骤包括以下过程：

通过对试验件机加工之后进行表面喷丸强化工艺，验证表面喷丸强化对试验件表面组织形貌、表面残余压应力、表面粗糙度、以及对力学/疲劳性能的影响。

进一步地，试验件表面喷丸强化中A-100钢试验件表面喷丸强化要求如下：

a)喷丸要求：复合喷丸强化工艺：第1阶段DPM6104铸钢丸ASH230；喷丸强度：0.15～0.23A，覆盖率：＞100％；第2阶段陶瓷丸Z300，喷丸强度：0.08～0.15，覆盖率：＞100％；

b)喷嘴距离190～210mm(外形)，空气压力0.18～0.22Mpa，喷枪喷丸流量6～9kg/min；

c)喷丸工艺参数的确定：采用标准阿尔门A型试片确定喷丸强度，通过检测标准试片喷丸前后的弧高值来确定喷丸强度；采用的方法是将标准试片试片固定在工件模拟件相应部位进行喷丸；根据调整参数绘制零件的喷丸饱和曲线图；

d)试喷：根据工件模拟上喷丸的数据所绘制出喷丸饱和曲线，重新固定试片进行喷丸，观察工艺参数稳定情况，零件与喷嘴的运动情况，经检测合格后记录工艺参数，反之重新调整参数并绘制饱和曲线。

进一步地，绘制零件的喷丸饱和曲线图时的参数包括喷丸时间、喷嘴移动速度。

进一步地，所述喷丸饱和曲线图的饱和点含义为：弧高值达到要求范围，且覆盖率为100％，若提高覆盖率要求，则增加喷丸时间。

本发明实施例提供的上述技术方案与现有技术相比至少具有如下优点：

本发明实施例提供了一种A-100钢材质飞机起落架用零部件表面喷丸强化工艺验证方法，本发明提供的是基于23Co14Ni12Cr3MoE(A-100)钢材质飞机起落架零部件表面喷丸强化工艺正式投入使用前的一种工艺验证方法，此发明是针对A-100钢等钢材料表面喷丸强化的工艺验证方法。此工艺验证方法是点对点，针对表面喷丸强化工艺进行工艺验证，通过表面组织状态、粗糙度、残余压应力、疲劳试验等多方面进行工艺验证，更全面、更系统的验证，使理论走向实际，从而获得更为平衡、更符合实际意义的工艺参数。具体来说：

1.本发明所述的工艺验证方法，可以最大限度模拟起落架用零部件表面喷丸强化后使用时的环境状态、受力情况等，所以按此工艺验证方法进行的工艺验证，能更好地验证A-100钢材质零部件在表面喷丸强化工艺实施时的工艺适应性，更具有实际参考意义。

2.本发明所述的工艺验证方法，可以在试验件工艺试验阶段发现A-100钢材质试验件/零部件在表面喷丸强化工艺实施过程中存在的问题，有利于提前完善工艺、提前做出反应，为保障后续正式零部件的加工提供安全保障。

3.本发明所述工艺验证方法，更全面、更系统、更具有实践参考意义，通过验证表面喷丸强化的多种性能，获得了更为平衡、更符合实际意义的工艺参数，解决了A-100钢材质零部件在表面喷丸强化工艺实施过程中的适应性问题，解决了A-100钢材质零部件表面喷丸强化工艺实际实行的可行性问题。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的飞机起落架用材质零部件内孔超音速火焰喷涂工艺验证方法的流程图。

图2为喷丸饱和曲线示意图。

图3为本发明实施例1中飞机起落架用材质零部件内孔超音速火焰喷涂工艺验证方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例对本发明技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等，均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。

本发明所述A-100钢飞机起落架零部件表面喷丸强化工艺适应性验证的方法，基于A-100钢为材质的起落架零部件正式进行表面喷丸强化工艺前，所进行的工艺验证。通过一整套的系统性的工艺验证方法，有的放矢的验证在A-100钢材质零部件上进行表面喷丸强化时的工艺可实施性，确定最优的工艺实施参数，为正式零部件的表面喷丸强化提供坚实的理论基础。

验证A-100钢材质零部件表面喷丸强化工艺适应性的工艺验证方法，是一种可以满足A-100钢起落架零部件表面喷丸强化工艺实际投入使用前所进行的试验验证要求。该方法通过试片(试样)级验证的方法验证表面喷丸强化工艺使用后的力学性能、疲劳性能、表面组织、残余应力等，通过系列化对比，确定针对A-100钢材质零部件使用表面喷丸强化后的实际性能、验证工艺适应性，最终形成并固化成为一整套最优的工艺参数，为A-100钢材质正式起落架零部件的表面喷丸强化提供理论基础。

本发明提供了一种A-100钢材质飞机起落架用零部件表面喷丸强化工艺验证方法，如图1所示，所述A-100钢材质飞机起落架用零部件表面喷丸强化工艺验证方法包括以下步骤：

S1、得到待验证的试验件；

S2、对所述试验件进行粗加工、精加工成型；

S3、对所述试验件进行磁粉探伤及热处理工艺；

S4、对所述试验件实施表面喷丸强化工艺；

S5、对所述试验件所有验证过程中的材料的物理特性进行整理、录入数据、粘贴标志、归档，并对试验件进行防锈处理后封存，以备后续正式制备飞机起落架零部件查用。

本发明实施例提供了一种A-100钢材质飞机起落架用零部件表面喷丸强化工艺验证方法，本发明提供的是基于23Co14Ni12Cr3MoE(A-100)钢材质飞机起落架零部件表面喷丸强化工艺正式投入使用前的一种工艺验证方法，此发明是针对A-100钢等钢材料表面喷丸强化的工艺验证方法。此工艺验证方法是点对点，针对表面喷丸强化工艺进行工艺验证，通过表面组织状态、粗糙度、残余压应力、疲劳试验等多方面进行工艺验证，更全面、更系统的验证，使理论走向实际，从而获得更为平衡、更符合实际意义的工艺参数。具体来说：

1.本发明所述的工艺验证方法，可以最大限度模拟起落架用零部件表面喷丸强化后使用时的环境状态、受力情况等，所以按此工艺验证方法进行的工艺验证，能更好地验证A-100钢材质零部件在表面喷丸强化工艺实施时的工艺适应性，更具有实际参考意义。

2.本发明所述的工艺验证方法，可以在试验件工艺试验阶段发现A-100钢材质试验件/零部件在表面喷丸强化工艺实施过程中存在的问题，有利于提前完善工艺、提前做出反应，为保障后续正式零部件的加工提供安全保障。

3.本发明所述工艺验证方法，更全面、更系统、更具有实践参考意义，通过验证表面喷丸强化的多种性能，获得了更为平衡、更符合实际意义的工艺参数，解决了A-100钢材质零部件在表面喷丸强化工艺实施过程中的适应性问题，解决了A-100钢材质零部件表面喷丸强化工艺实际实行的可行性问题。

在一些具体实施例中，得到待验证的试验件的步骤包括以下过程：

确定零部件典型结构的初步尺寸，得到待验证的试验件。

在一些具体实施例中，对所述试验件进行磁粉探伤及热处理工艺的步骤包括以下过程：

对机加工后的试验件进行磁粉探伤，排除由于前期机加工对试验件表面造成的机械损伤；对探伤后的试验件进行热处理，提高试验件整体性能。

在一些具体实施例中，试验件的热处理工艺中A-100钢热处理要求如下：

a)预热620～640℃，保温时间1h～2h，升温速率≤8℃/min，真空度1.33～13.3Pa；

b)淬火875～895℃，保温时间1h～4h，升温速率≤5℃/min，真空度1.33～13.3Pa；油冷20～60min，氮气压油面；

c)冷处理-73±8℃，保温时间60min+(1～2)min/mm条件厚度，冷处理后空气中回温至室温；

d)回火：到温入炉，482±3℃，保温时间5～8h，空冷至室温。

在一些具体实施例中，对所述试验件实施表面喷丸强化工艺的步骤包括以下过程：

通过对试验件机加工之后进行表面喷丸强化工艺，验证表面喷丸强化对试验件表面组织形貌、表面残余压应力、表面粗糙度、以及对力学/疲劳性能的影响。

在一些具体实施例中，试验件表面喷丸强化中A-100钢试验件表面喷丸强化要求如下：

a)喷丸要求：复合喷丸强化工艺：第1阶段DPM6104铸钢丸ASH230；喷丸强度：0.15～0.23A，覆盖率：＞100％；第2阶段陶瓷丸Z300，喷丸强度：0.08～0.15，覆盖率：＞100％；

b)喷嘴距离190～210mm(外形)，空气压力0.18～0.22Mpa，喷枪喷丸流量6～9kg/min；

c)喷丸工艺参数的确定：采用标准阿尔门A型试片确定喷丸强度，通过检测标准试片喷丸前后的弧高值来确定喷丸强度；采用的方法是将标准试片试片固定在工件模拟件相应部位进行喷丸；根据调整参数绘制零件的喷丸饱和曲线图；

d)试喷：根据工件模拟上喷丸的数据所绘制出喷丸饱和曲线，重新固定试片进行喷丸，观察工艺参数稳定情况，零件与喷嘴的运动情况，经检测合格后记录工艺参数，反之重新调整参数并绘制饱和曲线。

在一些具体实施例中，绘制零件的喷丸饱和曲线图时的参数包括喷丸时间、喷嘴移动速度。

在一些具体实施例中，如图2所示，所述喷丸饱和曲线图的饱和点含义为：弧高值达到要求范围，且覆盖率为100％，若提高覆盖率要求，则增加喷丸时间。

下面结合具体的实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照国家标准测定。若没有相应的国家标准，则按照通用的国际标准、常规条件、或按照制造厂商所建议的条件进行。

实施例1

本例提供一种A-100钢表面喷丸强化试样级工艺验证，如图3所示，包括以下过程：

确定A-100钢表面喷丸强化工艺验证实施方案，明确不同验证项目的喷丸强化要求、确定对比项。暂定表面喷丸强化初步试验参数，保证过程监测及检查，针对表面喷丸强化下试验件的试验验证等方面内容。

包括：

步骤1.确定零部件典型结构的初步尺寸，作为验证的试验件；

步骤2.对选用的试验件进行粗加工、精加工成型；

步骤3.对选用的试验件材料进行磁粉探伤及热处理工艺；

步骤4.对试验件材料实施表面喷丸强化工艺；

步骤5.对试验件所有验证过程中的材料的物理特性进行整理、录入数据、粘贴标志、归档，并对试验件进行防锈处理后封存，以备后续正式制备飞机起落架零部件查用；

其中，步骤3中，对选用的A-100钢材质试验件进行磁粉探伤及热处理工艺：对机加工后的试验件进行磁粉探伤，排除由于前期机加工对试验件表面造成的机械损伤；对探伤后的试验件进行热处理，提高试验件整体性能，试验件的热处理工艺例如A-100钢热处理要求(验证阶段)如下：

a)预热630±10℃，保温时间1h～2h，升温速率≤8℃/min，真空度1.33～13.3Pa；

b)淬火885±10℃，保温时间1h～4h，升温速率≤5℃/min，真空度1.33～13.3Pa；油冷20～60min，氮气压油面；

c)冷处理-73±8℃，保温时间60min+(1～2)min/mm条件厚度，冷处理后空气中回温至室温；

d)回火：到温入炉，482±3℃，保温时间5～8h，空冷至室温。

步骤4中对试验件实施表面喷丸强化工艺：

通过对试验件机加工之后进行表面喷丸强化工艺，验证表面喷丸强化对试验件表面组织形貌、表面残余压应力、表面粗糙度、以及对力学/疲劳性能的影响；试验件表面喷丸强化例如A-100钢试验件表面喷丸强化要求(验证阶段)如下：

a)喷丸要求：复合喷丸强化工艺：第1阶段DPM6104铸钢丸ASH230，喷丸强度：0.15～0.23A，覆盖率：＞100％；第2阶段陶瓷丸Z300，喷丸强度：0.08～0.15，覆盖率：＞100％。

b)喷嘴距离200mm(外形)，空气压力0.2Mpa左右，喷枪喷丸流量设定在8kg/min左右；

c)喷丸工艺参数的确定：采用标准阿尔门A型试片确定喷丸强度，通过检测标准试片喷丸前后的弧高值来确定喷丸强度。采用的方法是将标准试片试片固定在工件模拟件相应部位进行喷丸；根据调整参数(喷丸时间、喷嘴移动速度)绘制零件的喷丸饱和曲线图；饱和点含义为：弧高值达到要求范围，且覆盖率为100％，若提高覆盖率要求，仅需增加喷丸时间；

d)试喷(强度验证)：根据工件模拟上喷丸的数据所绘制出喷丸饱和曲线，重新固定试片进行喷丸，观察工艺参数稳定情况，零件与喷嘴的运动情况，经检测合格后记录工艺参数，反之重新调整参数并绘制饱和曲线。

步骤5.对试验件所有验证过程中的材料的物理特性进行整理、录入数据、粘贴标志、归档，并对试验件进行防锈处理后封存，以备后续正式制备飞机起落架零部件查用；

1)拉伸试验：裸材状态与喷丸强化状态对比试验，探究喷丸强化对零件力学性能的影响。

2)轴向拉伸疲劳试验：裸材状态、喷丸强化状态进行对比，探究喷丸强化后高频拉伸疲劳性能。

3)旋转弯曲疲劳试验：裸材状态、喷丸强化状态进行对比，探究喷丸强化后旋转弯曲疲劳性能。

4)残余应力试验：机加工后表面残余压应力情况与喷丸强化后表面残余压应力情况进行对比验证。

综上所述，本实施例中通过多方面对比验证，确定了A-100材质试验件表面喷丸强化的最优工艺参数，验证了A-100钢材质零部件表面喷丸强化工艺的适应性。

本工艺验证方法，是从残余应力、表面粗糙度、力学性能、疲劳性能等多方面进行的工艺验证方法，验证某型起落架中涉及到表面喷丸强化的性能情况，更系统、更全面地验证了A-100钢材料表面喷丸强化工艺在某型起落架上应用下的适应性，解决了A-100钢材质零部件在表面喷丸强化工艺的适应性问题，解决了表面喷丸强化工艺实际实行的可行性问题。

本发明的各种实施例可以以一个范围的形式存在；应当理解，以一范围形式的描述仅仅是因为方便及简洁，不应理解为对本发明范围的硬性限制；因此，应当认为所述的范围描述已经具体公开所有可能的子范围以及该范围内的单一数值。例如，应当认为从1到6的范围描述已经具体公开子范围，例如从1到3，从1到4，从1到5，从2到4，从2到6，从3到6等，以及所述范围内的单一数字，例如1、2、3、4、5及6，此不管范围为何皆适用。另外，每当在本文中指出数值范围，是指包括所指范围内的任何引用的数字(分数或整数)。

以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。