具体技术细节
[0007] 针对上述采用开缝衬套对带孔试样进行孔挤压强化过程中挤压芯棒挤压开缝衬套，开缝衬套发生弹性变形挤压带孔试样孔壁。由于开缝衬套壁薄，孔挤压强化过程中开缝衬套易于发生大的塑性变形，导致开缝衬套不能进行二次挤压强化，增加了工艺成本。若采用实心芯棒对带孔试样进行孔挤压强化，实心芯棒工作环直径大于带孔试样初孔直径，实心芯棒从芯棒挤压强化部位穿过带孔试样，即不能实现带孔试样单边挤压强化，导致实心芯棒不能进行大型带孔试样的挤压强化，存在工艺局限性。
[0008] 基于开缝衬套、实心芯棒，提出了开缝芯棒孔挤压强化工艺。开缝芯棒挤压强化部位存在开缝，孔挤压强化前，对开缝芯棒挤压强化部位施加力，开缝芯棒挤压强化部位的开缝发生收缩，开缝芯棒工作环直径小于试样初孔直径，开缝芯棒能够从挤压强化部位穿过带孔试样，实现带孔试样的单侧挤压强化。开缝芯棒孔挤压强化过程中，试样孔壁挤入端、挤出端不受约束为自由端，孔壁中间层受到挤入端、挤出端的约束，孔壁中间层承受的挤压力大于挤入端、挤出端，开缝芯棒沿带孔试样孔壁发生轴向反向的运动，孔壁材料受到挤压力作用发生沿试样孔壁轴向方向的金属流动，引起试样孔壁挤入端的挤压量小，试样孔壁挤出端的挤压量大。因此，孔壁中间层的塑性变形程度＞孔壁挤出端的塑性变形程度＞孔壁挤入端的塑性变形程度，引起孔壁中间层的残余压应力＞孔壁挤出端的残余压应力＞孔壁挤入端的残余压应力。针对开缝芯棒孔挤压强化后带孔试样孔壁形成不均匀的残余压应力，本发明提出了一种提升孔周残余应力均匀化程度的开缝芯棒挤压强化工艺，使用该发明对带孔试样进行方向相反的两次孔挤压强化，试样孔壁挤入端、挤出端塑性变形程度较均匀，孔壁形成的残余压应力较均匀，从而能够提高带孔试样的疲劳性能。
[0009] 技术方案：为了实现上述发明目的，本发明采用了以下技术方案：提升孔周残余应力均匀化程度的开缝芯棒挤压强化工艺，包括以下步骤：
（1）带孔试样安装。开缝芯棒挤压强化段存在开缝，孔挤压强化前对开缝芯棒挤压强化段施加力，开缝芯棒挤压强化段的开缝发生收缩，开缝芯棒工作环直径小于带孔试样初孔直径，开缝芯棒可以从挤压强化段依次穿过辅助板、带孔试样，辅助板、带孔试样放置于开缝芯棒导向段，且带孔试样安装过程中开缝芯棒不对试样孔壁进行挤压强化；
（2）安装支撑棒。在开缝芯棒依次穿过辅助板、带孔试样的同一侧，向开缝芯棒中插入支撑棒，支撑棒的支撑作用，开缝芯棒挤压强化段不发生收缩，开缝芯棒的工作环直径大于带孔试样初孔直径；
（3）带孔试样一次孔挤压强化。从带孔试样中匀速拉出插入支撑棒的开缝芯棒，开缝芯棒与带孔试样孔壁直接接触，开缝芯棒挤压强化试样孔壁，孔壁材料发生弹塑性变形，孔壁形成有益的残余压应力，完成带孔试样的一次挤压强化；
（4）开缝芯棒两次挤压强化。由于开缝芯棒的挤压强化段存在开缝，开缝芯棒孔挤压强化后试样孔壁形成凸脊，凸脊影响试样孔壁质量，凸脊根部易于萌生疲劳裂纹。因此，开缝芯棒孔挤压强化后需要进行铰削加工。但开缝芯棒孔挤压强化过程中，带孔试样挤入端、挤出端不受约束为自由端，试样孔壁中间层受到挤入端、挤出端的约束，试样中间层受到的挤压力大于孔壁挤入端、挤出端，开缝芯棒沿带孔试样轴向方向运动过程中，孔壁材料沿轴向方向发生金属流动，引起孔壁挤入端的实际挤压量小，孔壁挤出端的实际挤压量大，则开缝芯棒孔挤压强化后试样孔壁挤入端形成的残余压应力＜试样孔壁挤出端形成的残余压应力＜试样孔壁中间层形成的残余压应力。因此，采用开缝芯棒对带孔试样进行两次挤压强化，增加带孔试样孔壁材料的塑性变形程度，增大带孔试样孔壁残余压应力。
[0010] 所述的“开缝芯棒两次挤压强化”是开缝芯棒一次挤压强化+开缝芯棒旋转一定角度异向两次挤压强化，所述的“旋转一定角度”是把开缝芯棒旋转10°～30°。
[0011] 上述“开缝芯棒两次孔挤压强化工艺”优选：（1）方案：
方案1：开缝芯棒同向两次挤强化，其中，第二次孔挤压强化的方向与第一次孔挤压强化的方向相同。
[0012] 方案2：开缝芯棒异向两次挤压强化，其中，第二次孔挤压强化的方向与第一次孔挤压强化的方向相反。
[0013] 方案3：开缝芯棒一次挤压强化+开缝芯棒旋转一定角度同向两次挤压强化，是在方案1的基础上，开缝芯棒进行第二次孔挤压强化时开缝芯棒旋转一定角度。
[0014] 方案4：开缝芯棒一次挤压强化+开缝芯棒旋转一定角度异向两次挤压强化，是在方案3的基础上，开缝芯棒进行第二次孔挤压强化时开缝芯棒旋转一定角度。
[0015] 其中方案3、方案4的“旋转一定角度”是指“开缝芯棒旋转10°～30°”。
[0016] （2）结果与结论分析：其中，方案1（开缝芯棒同向两次挤压强化），不能消除一次挤压强化后孔壁形成的凸脊，且会增加孔壁形成凸脊的高度，由于孔壁进行了两次挤压强化，挤压强化后孔壁材料塑性变形程度大于开缝芯棒一次挤压强化，孔壁形成的残余压应力大于开缝芯棒一次挤压强化。
[0017] 方案2（开缝芯棒异向两次挤压强化），第一次孔挤压强化试样孔壁的挤入端（挤出端）是第二次孔挤压强化试样的挤出端（挤入端），该方案不能消除开缝芯棒一次挤压强化孔壁形成的凸脊，且增加孔壁形成凸脊的高度，由于孔壁进行了两次挤压强化，挤压强化后孔壁材料塑性变形程度大于开缝芯棒一次挤压强化，孔壁形成的残余压应力大于开缝芯棒一次挤压强化，开缝芯棒两次异向孔挤压强化后，试样孔壁形成的残余压应力较均匀。
[0018] 方案3（开缝芯棒一次挤压强化+开缝芯棒旋转一定角度同向两次挤压强化），第二次孔挤压强化可以消除开缝芯棒一次挤压强化时孔壁形成的凸脊，增加了试样孔壁材料的塑性变形程度，孔挤压强化后孔壁材料塑性变形程度大于开芯棒一次挤压强化，孔壁形成的残余压应力大于开缝芯棒一次挤压强化。
[0019] 方案4（开缝芯棒一次挤压强化+开缝芯棒旋转一定角度异向两次挤压强化），第二次孔挤压强化可以消除开缝芯棒一次挤压强化时孔壁形成的凸脊，增加了试样孔壁材料的塑性变形程度，孔挤压强化后孔壁材料塑性变形程度大于开芯棒一次挤压强化，孔壁形成的残余压应力大于开缝芯棒一次挤压强化，两次挤压强化带孔试样的方向相反，孔挤压强化后试样孔壁形成的残余应力较均匀。
[0020] 整体来说，方案3“开缝芯棒一次挤压强化+开缝芯棒旋转一定角度同向两次挤压强化”和方案4“开缝芯棒一次挤压强化+开缝芯棒旋转一定角度异向两次挤压强化”，两种工艺的孔挤压强化效果显著于方案1“开缝芯棒同向两次挤强化”和方案2“开缝芯棒异向两次挤压强化”。其中，方案4挤压强化后试样孔壁挤入端、挤出端孔壁形成的残余应力较均匀，孔挤压强化效果优于方案3。由于开缝芯棒挤压强化部位存在开缝，开缝芯棒孔挤压强化后试样孔壁形成凸脊，对带孔试样进行第二次挤压强化时，将开缝芯棒旋转10°～30°，开缝芯棒的第二次挤压强化能够消除开缝芯棒第一次挤压强化后试样孔壁形成的凸脊。
[0021] （5）铰削加工。开缝芯棒两次挤压强化后，需要对挤压强化后的试样进行铰削加工，使试样孔径到达终孔直径。
[0022] 有益效果 本发明提升孔周残余应力均匀化程度的开缝芯棒挤压强化工艺，具有以下优点：1. 孔壁残余应力均匀。采用开缝芯棒一次挤压强化后，将试样翻转180°，开缝芯棒第一次孔挤压强化试样的挤入端（挤出端）和开芯棒第二次孔挤压强化试样的挤出端（挤入端）互换，两次孔挤压强化方向相反，孔壁形成的残余压应力更为均匀。
[0023] 2. 开缝芯棒的第二次挤压强化前，将开缝芯棒（顺时针或者逆时针）旋转10°～30°，孔挤压强化效果最佳。孔挤压强化后，带孔试样孔壁挤入端、挤出端塑性变形程度更为均匀。
[0024] 3. 开缝芯棒两次孔挤压强化采用同一个开缝芯棒，不需要更换挤压强化工具，。开缝芯棒存在开缝，带孔试样孔挤压强化后试样孔壁形成凸脊；开缝芯棒孔挤压强化过程中，带孔试样孔壁挤入端、中间层、挤出端位置承受的挤压力不同，孔挤压强化后试样孔壁不均匀；开缝芯棒加工过程中存在加工误差，三种原因导致开缝芯棒孔挤压强化后试样孔径小于试样的终孔直径。使用相同的开缝芯棒对带孔试样进行第二次挤压强化，完成带孔试样的两次挤压强化。开缝芯棒两次孔挤压强化不需要更换或添加孔挤压强化工具，从而能够节省开缝芯棒孔挤压强化工艺成本。
法律保护范围
涉及权利要求数量6：其中独权1项，从权-1项
1.一种提升孔周残余应力均匀化程度的开缝芯棒挤压强化工艺，其特征在于，包括以下步骤：
（1）带孔试样安装：开缝芯棒挤压强化段存在开缝，孔挤压强化前对开缝芯棒挤压强化段施加力，开缝芯棒挤压强化段的开缝发生收缩，开缝芯棒工作环直径小于带孔试样初孔直径，开缝芯棒从挤压强化段依次穿过辅助板、带孔试样后，辅助板、带孔试样放置于开缝芯棒导向段，且带孔试样安装过程中开缝芯棒不对试样孔壁进行挤压强化；
（2）安装支撑棒：从远离试样的一端，向开缝芯棒中插入支撑棒，在支撑棒的支撑作用下，开缝芯棒挤压强化段不发生收缩，开缝芯棒的工作环直径大于带孔试样初孔直径；
（3）带孔试样一次孔挤压强化：从带孔试样中匀速拉出插入支撑棒的开缝芯棒，开缝芯棒与带孔试样孔壁直接接触，开缝芯棒挤压强化试样孔壁，孔壁材料发生弹塑性变形，孔壁形成有益的残余压应力，完成带孔试样的一次挤压强化；
（4）开缝芯棒两次挤压强化：所述的两次挤压强化选择自以下方案之任意一种：
方案1：开缝芯棒同向两次挤强化，其中，第二次孔挤压强化的方向与第一次孔挤压强化的方向相同；
方案2：开缝芯棒异向两次挤压强化，其中，第二次孔挤压强化的方向与第一次孔挤压强化的方向相反；
方案3：开缝芯棒一次挤压强化后、开缝芯棒旋转一定角度同向两次挤压强化，是在方案1的基础上，开缝芯棒进行第二次孔挤压强化时开缝芯棒旋转一定角度；
方案4：开缝芯棒一次挤压强化后、开缝芯棒旋转一定角度异向两次挤压强化，是在方案3的基础上，开缝芯棒进行第二次孔挤压强化时开缝芯棒旋转一定角度；
（6）铰削加工：对挤压强化后的试样进行铰削加工，使试样孔径到达终孔直径。
2.根据权利要求1所述的提升孔周残余应力均匀化程度的开缝芯棒挤压强化工艺，其特征在于：所述的两次挤压强化采用的是方案4，开缝芯棒一次挤压强化后，开缝芯棒旋转一定角度异向两次挤压强化，带孔试样第一次挤压强化时，开缝芯棒沿试样孔壁发生轴向方向的运动，带孔试样进行第二次孔挤压强化时，将试样翻转180°，使开缝芯棒第一次孔挤压强化试样的挤入端作为开缝芯棒第二次孔挤压强化试样的挤出端，开缝芯棒第一次孔挤压强化试样的挤出端作为开缝芯棒第二次孔挤压强化试样的挤入端，开缝芯棒沿试样孔壁发生轴向方向的运动；
带孔试样两次挤压强化，开缝芯棒沿带孔试样轴向运动方向相同。
3.根据权利要求1所述的提升孔周残余应力均匀化程度的开缝芯棒挤压强化工艺，其特征在于：所述开缝芯棒两次挤压强化采用的是同一个开缝芯棒。
4.根据权利要求1所述的提升孔周残余应力均匀化程度的开缝芯棒挤压强化工艺，其特征在于：所述的两次孔挤压强化中使用的开缝芯棒工作环直径相一致。
5.根据权利要求1所述的提升孔周残余应力均匀化程度的开缝芯棒挤压强化工艺，其特征在于：方案3、4中开缝芯棒进行第二次挤压强化时，所述的旋转一定角度是指开缝芯棒旋转10°～30°，由于开缝芯棒存在开缝，开缝芯棒孔挤压强化后试样孔壁形成凸脊，若开缝芯棒进行第二次孔挤压强化时与第一次孔挤压强化时开缝芯棒的位置、方向相同，开缝芯棒第二次挤压强化后孔壁形成的凸脊未消失，且凸脊高度大于第一次孔挤压强化后试样孔壁形成的凸脊高度；
第二次孔挤压强化时将开缝芯棒旋转10°～30°，开缝芯棒第二次孔挤压强化能够消除开缝芯棒第一次孔挤压强化后孔壁形成的凸脊；
若开缝芯棒进行第二次孔挤压强化时开缝芯棒旋转的角度太小或太大，将无法消除开缝芯棒第一次孔挤压强化后孔壁形成的凸脊。
6.根据权利要求4所述的提升孔周残余应力均匀化程度的开缝芯棒挤压强化工艺，其特征在于：所述的旋转是逆时针或者顺时针。
