GH4202高温合金喷丸处理参数与表面完整性的多目标优化

《Journal of Manufacturing and Materials Processing》：Multi-Objective Optimization of Shot Peening Parameters and Surface Integrity for GH4202 Superalloy

　　

摘要

GH4202镍基高温合金被广泛应用于航空发动机高温部件中，其表面完整性对疲劳性能至关重要。本研究结合Abaqus/Explicit 2023单次冲击仿真、单因素试验以及L₁₆(4⁴)正交试验，评估了弹丸直径、喷丸时长、压力以及冲击角度的影响。定性的单次冲击仿真结果表明，预设冲击速度的增加会导致更高的仿真压残余应力和塑性变形，但当速度超过30 m/s时，其增长速度显著放缓。正交主效应分析表明，压力对Ra的影响最大，而时长对HV0.1的影响最大。Pareto评估确定第1、6、11和16组为不受支配的组合。选取A₃B₃C₁D₂（0.8 mm、45 s、0.2 MPa、45°）作为代表性的中间折中方案用于表征和独立验证。验证批次测得Ra = 0.243 μm和HV0.1 = 345.3 HV。在试验范围内，后续验证的候选范围为0.6–0.8 mm、30–45 s、0.2–0.3 MPa以及45–60°。