使孔周围材料的组织结构得到改善、孔周应力以压应力为主，从而达到提高结构疲劳寿命（抑制裂纹的形成和扩展）的技术[1]。关键件重要件上的孔经过冷挤压强化后，由于孔周有较大的残余压应力，降低了孔周围应力场强度因子，疲劳裂纹不易产生，飞机的抗疲劳能力得到了提高[2,3]，使得飞机对长寿命、高可靠性的要求得到了满足。1孔冷挤压强化疲劳增寿原理孔挤压强化是依靠金属材料的弹塑性变形的特性。当孔周的材料挤压后，金属材料径向塑性移动，从而在周向和径向两个方向产生弹塑性变形，如图1所示[4]。在这个区域内强化机理有三个：1）在挤压过程中，孔壁层金属产生塑性变形，而更深层金属产生弹性变形；当挤压完成时，弹性变形由于弹力而恢复，对产生塑性变形的孔壁层金属施加压力，在孔壁周围产生很高的残余压应力，当疲劳发生时外在的交变载荷与内在的残余压应力叠加在一起后，减小了外在的交变载荷的拉应力峰值，平均应力降低，如图2所示，裂纹产生的时间被延长，因此孔的抗疲劳性能得到了提高；2）在挤压时，孔壁金属发生挤压塑性变形导致晶体滑移，晶格发生畸变，增加了位错数量，位错的不规格分布及重叠形成了紧密的位错网状结构——位错胞状结构。这些结构，疲劳增寿技术-数控滚圆机滚弧机张家港滚圆机滚弧机倒角机折弯机使得材料在疲劳过程中，金属晶体的移动被限制，进而提高了材料的屈服强度，提高了流变应力，并相应的提高了疲劳性能；3）挤压过程改善了孔壁表面质量，本文有公司网站全自动滚圆机采集转载中国知网整理 http://www.gunyuanji.com 经过钻、铰等加工的初孔孔壁，粗糙度很大，因为刀具的切削使孔壁表面凹凸不平；在挤压过程中，这些凸起的材料被碾压到凹处，使得孔壁表面平整粗糙度得到了提高，减少了微裂纹，从而提高了孔的抗疲劳性能。图1孔挤压强化产生的典型应力分布直接挤压强化和开缝衬套挤压强化等。2.1球滚压光整强化球滚压光整强化是利用钢珠对孔壁进行挤压强化，如图3所示，滚珠直径比孔的略微大，在进行挤压强化时，粗糙大的孔壁表面的凸起将随钢珠的滚动被碾压到凹处，孔壁一定深度范围内产生残余压应力，提高了孔壁表面粗糙度，缺点是是钢珠挤压需要较大的功率，所以该方法的挤压量通常比较校F图3球滚压强化示意图2.2芯棒直接挤压强化芯棒直接挤压是用比孔直径稍大的锥形芯棒，通过初孔时对孔进行挤压强化，使孔周材料获得残余压应力，如图4(a)所示。含孔结构件的硬度应低于芯棒的硬度，终孔的表面粗糙度应低于芯棒的表面粗糙度；芯棒应使用合适的润滑剂以防止孔壁被划伤。在挤压时，由于轴向力的存在使得材料发生轴向流动，所以在孔口容易产生凸台，如图4(b)所示，这严重影响了装配质量；同时，对于钛合金、高强度合金钢等高硬度材料，采用芯棒直接挤压强化孔时，目前没有合适的润滑剂，因此很容易划伤孔壁，降低了含孔结构件的疲劳寿命。F(a)强化方法(b)挤压产生的孔边凸台图4芯棒直接挤压强化示意图2.3开缝衬套挤压强化开缝衬套挤压原理与芯棒直接挤压一样，不同的是在芯棒与孔壁之间增加一个起润滑和传递径向力作用的衬套，芯棒与孔壁不再直接接触，衬套的衬垫作用可以有效防止孔壁被划伤，如图5(a)所示。开缝衬套挤压强化孔时，挤压过程比较均匀平缓，而且挤压力是由小到大匀速变化，金属塑性弹性变形比较充分，其对孔的挤压量较大，疲劳增寿效果明显。衬套开缝处的受力如图5(b)所示，从图中可以看出，在A点不同于其他处而受到两个方向的压力，当挤压力较大时，A点很容易萌生裂纹，是发生失效的疲劳源；同时由于开缝衬套的开口，在挤压疲劳增寿技术-数控滚圆机滚弧机张家港滚圆机滚弧机倒角机折弯机本文有公司网站全自动滚圆机采集转载中国知网整理 http://www.gunyuanji.com