(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210773729.7 (22)申请日 2022.07.01 (71)申请人 山东大学 地址 250199 山东省济南市历城区山大南 路27号 (72)发明人 卢国鑫　钟锦岩　郑超　罗学昆　 王强　陆峰　李松梅　 (74)专利代理 机构 济南金迪知识产权代理有限 公司 37219 专利代理师 苗艳平 (51)Int.Cl. G06F 30/17(2020.01) G06F 30/23(2020.01) C21D 7/06(2006.01) C21D 10/00(2006.01)C21D 11/00(2006.01) C22F 1/00(2006.01) C22F 3/00(2006.01) G06F 111/10(2020.01) G06F 119/14(2020.01) G06F 119/18(2020.01) (54)发明名称 一种基于应力波型的复合表面强化工艺的 确定方法 (57)摘要 本发明涉及一种基于应力波型的复合表面 强化工艺的确定方法， 该确定方法本发明先通过 数值模拟等方式定性判断表面强化方法应力波 波型， 再确定不同表面强化方法的复合顺序， 随 后再利用实际试验定量确定复合表面强化工艺 参数， 最终实现高残余压应力场强度的复合表面 强化工艺条件的确定。 本发明给出一个预先工艺 设定依据， 有助于技术人员预先判断现有的单次 处理工艺能否通过复合而获得最大的残余压应 力场强度， 以及若要获得最大的残 余压应力场强 度， 如何对现有的单次处 理工艺进行工艺调整。 权利要求书2页 说明书10页 附图1页 CN 115169036 A 2022.10.11 CN 115169036 A 1.一种基于应力波型的复合表面强化工艺的确定方法， 其特 征在于， 包括： (1)确定复合表面强化过程拟采用的表面强化工艺的种类， 初步拟定在复合表面强化 过程中表面强化工艺条件； (2)对材料的直接强化区域内残余应力场进行表征和分析， 判定不同表面强化工艺条 件产生的应力波型； (3)依据不同表面强化工艺条件产生的应力波型的差异， 确定复合表面强化过程中表 面强化工艺条件的调整原则： 若不同表面强化工艺条件产生 不同的应力波型， 而 进入步骤(4)； 若不同表面强化工艺条件产生相同的应力波型， 但波型不完全相符， 则进入步骤(5)； (4)根据先产生平面波， 后产生球面波的复合强化顺序， 再调整表面强化工艺的工艺参 数， 从而确定复合表面强化工艺； (5)基于残余应力场分布特 征， 确定复合处 理过程中的不同表面强化工艺的运行顺序； (6)根据确定的不同表面强化工艺的运行顺序以及对应的具体的表面强化工艺的工艺 参数组合， 从而确定复合表面强化工艺。 2.根据权利要求1所述的一种基于应力波型的复合表面强化工艺的确定方法， 其特征 在于， 步骤(1)中， 所述表面 强化工艺为能够实现塑性变形且能够实现单点处理的表面加工 工艺； 采用同种表面强化工艺或者不同种的表面强化工艺进行复合表面强化， 并且当采用同 一种类表面强化工艺进行复合表面强化时， 表面强化工艺所采用的具体工艺条件不同。 3.根据权利要求1所述的一种基于应力波型的复合表面强化工艺的确定方法， 其特征 在于， 步骤(2)中， 直接强化区域为材料表面直接承受表面处理过程中外载荷的区域， 直接 强化区域 为由材料表面向材 料内部延伸至1m m深度的区域。 4.根据权利要求1所述的一种基于应力波型的复合表面强化工艺的确定方法， 其特征 在于， 步骤(2)中， 采用有限元数值模拟得到的直接强化区域的应力分布云图， 从而定性判 断应力波型； 或采用实际试验方式， 借助直接强化区域的残余应力场分布数据定量判断应 力波型。 5.根据权利要求4所述的一种基于应力波型的复合表面强化工艺的确定方法， 其特征 在于， 采用实际试验方式， 借助直接强化区域的残余应力场分布数据定量判断应力波 型， 具 体过程为： 在单点处理的固定表面区域内， 从不同位置的表 面向内部测量残余应力， 得到不 同位置的残余应力沿深度的变化 曲线， 即得到不同位置的残余应力场变化 曲线， 同时得到 不同数值残余应力在不同位置的分布深度， 将这些深度位置连线， 便形成不同数值残余应 力的等残余应力线； 采用钻孔法、 X射线衍射法或 中子衍射法测定直接强化区域的残余应力 场分布。 6.根据权利要求1所述的一种基于应力波型的复合表面强化工艺的确定方法， 其特征 在于， 步骤(2)中， 当直接强化区域的等残余应力线与材料表面趋于平行， 则判定为该表面 强化工艺条件所导 致的材料表面应力波型为平面波型； 当材料表面的直接强化区域的等残余应力线呈弧形且残余应力最高值处于直接强化 区域的中间位置， 则判定为该表面强化方法的工艺条件所导致的材料表面应力波 型为球面 波型。权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115169036 A 27.根据权利要求6所述的一种基于应力波型的复合表面强化工艺的确定方法， 其特征 在于， 当判定平面波型应力分布时， 直接强化区域中距离材料表面300 μm～400 μm深度处的 等残余应力线 上， 等残余应力线的中间与边缘位置的深度差不超过该等残余应力线所 处平 均深度数值的25％， 则判定为平面波型； 否则， 则认定所测定的应力波型为球面波型。 8.根据权利要求1所述的一种基于应力波型的复合表面强化工艺的确定方法， 其特征 在于， 步骤(4)中， 再调整表 面强化工艺的工艺参数时， 对步骤(2)拟 定的复合 强化处理中所 采用的不同表面 强化工艺进行残余应力场的量化分析， 即获得表面 强化工艺所诱导的外表 层最大残余压应力； 并根据残余应力场分布特征量化分析结果， 对前置和后置表面强化工 艺进行参数调整， 使得前置表面 强化工艺在材料表面产生的最大残余压应力强度小于后置 表面强化工艺产生的最大残余压应力强度。 9.根据权利要求1所述的一种基于应力波型的复合表面强化工艺的确定方法， 其特征 在于， 步骤(5)中， 基于残余应力场分布特征， 确定复合处理过程中的不同表面强化工艺的 运行顺序， 具体过程 为： 根据不同表面强化工艺产生的残余压应力场强度进行对比分析， 将 获得相对小的残余 压应力场强度的表面 强化工艺设定为前置表面强化工艺， 而将获得相对大的残余压应力场 强度的表面强化工艺设定为后置表面强化工艺。 10.根据权利要求9所述的一种基于应力波型的复合表面强化工艺的确定方法， 其特征 在于， 当不同表面强化工艺所诱导应力波均为球面波型时， 若所述不同表面强化工艺所诱 导的残余压应力场强度之差小于所述不同表面强化工艺所诱导的残余压应力场 强度平均 值的10％， 则需通过对比应力波型 的明显程度来确定所述不同表面强化工艺的顺序， 具体 的确定方法为： 对比应力波型中中间与边缘位置的深度差， 将获得相对较大 的深度差对应 的表面强化工艺确定为后置表面 强化工艺， 而获得相对较小的深度差对应的表面 强化工艺 确定为前置表面强化工艺。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115169036 A 3