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吊鉤式拋丸機噴丸強化技術的發展

文章作者:雙齊機械   發布時間:2016-12-16
吊鉤式拋丸機噴丸又稱為噴丸或受控噴丸,是以提高機械零部件疲勞強度或抗應力腐蝕性能為目標的一種表面處理技術。

吊鉤式拋丸機噴丸又稱為噴丸或受控噴丸,是以提高機械零部件疲勞強度或抗應力腐蝕性能為目標的一種表面處理技術。
  一、噴丸原理
  噴丸技術是指在外力的驅動下,噴丸介質(彈丸)高速沖擊受噴零件表面,使材料表層發生彈性、塑性變形,從而改變其組織結構、殘余應力和表面狀態,在增加位錯密度和引入殘余壓應力的共同作用下而達到效果。
  1.殘余應力場的作用
  噴丸引入的殘余壓應力場在不同種類的交變載荷下起著不同的作用,其機理也有所不同。表面未經的零件,其疲勞源大多萌生于表面,這種情況下獲得的疲勞   叫做表面疲勞   ,它是材料的一個特征值。噴丸后的疲勞源也往往萌生于表面,表面殘余壓應力在此起著抵抗外載荷拉應力的作用,在此情況下,殘余壓應力起著直接的作用,稱為應力。在噴丸不引起嚴重表面應力集中的情況下,疲勞源萌生于次表層拉應力區,殘余壓應力場的作用只是把疲勞裂紋源從表面驅趕到次表面,此時殘余壓應力場起到間接的作用。
  2.組織的作用
  高溫合金噴丸后,在高溫服役過程中,噴丸殘余壓應力場大約在10h內便松弛殆盡,此時塑變層的組織結構基本保持其噴丸后的狀態,因此,對高溫環境服役的零件,噴丸對疲勞性能的起主要作用的是組織。材料表層無噴丸塑性變形層時,內部運動的位錯一旦達到表面,形成尖銳的臺階,產生應力集中:而噴丸后,表面存在噴丸層,在與上述相同的應力水平下層內的位錯較基體   難以開動,因此可以顯著基體的疲勞性能。
  3.表面形貌的作用
  噴丸對零件表面造成的變化可能成為因素,也可能是弱化因素,這取決于零件噴前的表面狀態和噴丸工藝。當受噴前表面粗糙度值較高,且噴丸強度不大時,噴丸后表面粗糙度值Ra反而降低,此時噴丸對表面形貌的改變即為因素:當噴丸后表面粗糙度值顯著提高或由于過噴引起表面微裂紋,將降低受噴零部件的疲勞強度。
  二、噴丸技術的應用
  噴丸技術的,,限制小,實施難度低,因此應用越來越廣泛。
  三、噴丸工藝的選擇
  噴丸工藝參數包括噴丸介質、彈丸流量、噴射壓力、噴丸角度、噴射距離和時間等。研究者將這些參數歸結于噴丸介質、噴丸強度和覆蓋率。
  1.噴丸介質的選擇
  噴丸介質(彈丸)的選擇主要依據零件的力學性能、形狀、尺寸及服役條件,包括彈丸種類和尺寸選擇兩方面。
  噴丸用彈丸有金屬彈丸(如鑄鐵丸、鑄鋼丸、切制鋼絲丸和不銹鋼丸等)和非金屬彈丸(陶瓷丸和玻璃丸等)。金屬彈丸中鑄鋼丸韌性好,成本較低,因此應用較多。陶瓷彈丸是一種較新的噴丸介質,可用于替代玻璃丸和部分替代鑄鋼丸。
  彈丸種類的選擇一般應遵循:①黑色金屬可用各種彈丸,有色金屬及不銹鋼零件建議選用非金屬丸或不銹鋼丸。②對噴后表面粗糙度要求不高的零件可選擇金屬丸,反之則應選擇陶瓷丸或玻璃丸。③受噴材料硬度較高的,應選擇高硬度的彈丸。
  彈丸的尺寸選擇應遵循以下原則:①對于零件狹縫和溝槽等非開放式受噴部位,彈丸的尺寸應   的通過性,如齒根R較小的齒輪,彈丸直徑應小于R/2。②對于噴丸前表面粗糙度值較大的零件,宜選擇較大尺寸的彈丸,反之則宜選擇較小尺寸。③對于噴丸后表面需要進行機械加工的零件噴丸,彈丸宜選擇較大尺寸。
  2.噴丸強度的選擇
  噴丸強度是噴丸介質沖擊能量的度量值,噴丸強度通常使用Almen試片進行度量,零件噴丸強度的選擇應遵循以下原則:①應噴丸變形能夠滿足設計的要求。②在不產生損傷的前提下,提供足夠的效果。③同樣的材料噴丸,噴前零件的表面粗糙度值越高,則噴丸強度應隨之適當增大。④對于噴丸前表面電鍍或噴后表面進行機械加工的零件噴丸,應選擇較大的噴丸強度。
  3.噴丸覆蓋率
  受噴零件表面上彈丸坑占據的面積與受噴表面總面積之比值,通常以白分數表小,稱為表面覆蓋率。噴丸覆蓋率的選擇應根據受噴零件的實際狀態而定,一般情況下對于室溫服役的零件,噴丸覆蓋率應達到200%:而對于高溫下服役的零件則應根據零件的服役狀態通過試驗確定   佳噴丸覆蓋率。
  四、噴丸技術的發展
  噴丸技術的主要發展趨勢是:
  (1)量化效果 要加強對噴丸層性能的定量研究,特別是殘余壓應力場的穩定性和松弛規律的研究,發展數學模烈和借助計算機手段實現噴丸零件壽命的分析和預測。
  (2)新烈噴丸介質 加強對新烈噴丸介質的研究和,滿足機械零件對噴丸表面完整性的要求。
  (3)新烈噴丸與復合 新烈的噴丸技術,如激光噴丸、射流噴丸等:研究復合技術,獲得   佳的協同效應,使基體材料層具有   優異的力學性能。
  (4)噴丸設備 設計和具有   、和低能耗的噴丸設備。

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