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喷丸强化机床及设备

数控喷丸技术

概述

 

喷丸强化

喷丸分类:喷丸按应用范围常分为三种类型1.清理喷丸2.强力喷丸(喷丸强化)3.喷丸成形 喷丸强化是一项非常传统的表面强化技术,原理是:借助高速运动的弹丸冲击工件表面,使其发生弹塑性变形,从而产生残余压应力、加工硬化等有利变化,以提高零件的弯曲/扭转疲劳强度和改善应力腐蚀开裂性能。

 

喷(pen)丸强化是一个(ge)冷处理过(guo)程(cheng),即(ji)无(wu)数个(ge)小圆(yuan)形钢丸连续捶打零件表(biao)(biao)面,每颗钢丸撞击金属零件上,如一个(ge)微型(xing)棒捶敲打表(biao)(biao)面,捶出小压痕或凹(ao)陷。为(wei)形成凹(ao)陷,金属表(biao)(biao)层必定会产(chan)生拉伸(shen)。表(biao)(biao)层下,压缩的(de)晶粒试(shi)图将表(biao)(biao)面恢复(fu)到(dao)原来形状,从而产(chan)生一个(ge)高度压缩力作用下的(de)半球。无(wu)数凹(ao)陷重(zhong)叠形成均匀的(de)残余压应力层。

可以(yi)想象,在(zai)一个压应(ying)力(li)(li)区(qu)域,裂纹(wen)是难以(yi)形成或(huo)延(yan)展。由于几乎所(suo)有的疲劳和(he)应(ying)力(li)(li)腐蚀失(shi)效(xiao)都发生在(zai)零(ling)(ling)件(jian)(jian)表(biao)面或(huo)靠近表(biao)面的地方,因而通过喷(pen)丸强化(hua)导入压应(ying)力(li)(li)可显著(zhu)地延(yan)长零(ling)(ling)件(jian)(jian)寿命。强化(hua)产生的残余压应(ying)力(li)(li)强度(du)必须(xu)达到该零(ling)(ling)件(jian)(jian)材料的拉(la)力(li)(li)强度(du)一半。

很多(duo)金属疲劳(lao)失效(xiao)的(de)(de)元凶是拉(la)(la)应力(li)。这些拉(la)(la)应力(li)产生(sheng)(sheng)是由(you)于(yu)外部施加的(de)(de)交变载荷或生(sheng)(sheng)产过程如焊接(jie)、研磨、机(ji)加工(gong)形(xing)成(cheng)的(de)(de)残余(yu)应力(li)。拉(la)(la)应力(li)试图将零(ling)件表面拉(la)(la)伸或拉(la)(la) 扯,最终导致(zhi)裂纹(wen)(wen)的(de)(de)产生(sheng)(sheng)。而压应力(li)挤压表层处的(de)(de)晶(jing)粒(li),使该区域的(de)(de)晶(jing)粒(li)结构夯实(shi)、紧固地结合在(zai)一(yi)起,从(cong)而极大地延缓(huan)疲劳(lao)裂纹(wen)(wen)的(de)(de)形(xing)成(cheng)。压应力(li)层下(xia),细(xi)纹(wen)(wen)延展缓(huan) 慢,因此增加压应力(li)层深度,能(neng)有效(xiao)抑制裂纹(wen)(wen)发生(sheng)(sheng)和(he)发展。

 

应用领域

航空工业
航空工业对其零件有很高的要求,不但要求零件材料轻,而且要求它们能够在极其恶劣的环境下承受极端的载荷。借助于保护零件表面免遭外部破坏以及延长疲劳寿命,J9九游会AG 的表面处理可以改善零件的整体性能。
航空工业使用的绝大多数零件,包括飞机骨架、机翼、发动机、起落架、驱动装置、或传动零件(齿轮),均采用喷丸/抛丸处理技术满足其材料的性能指标。
飞机零部件喷丸强化处理

 

汽车零部件喷丸强化处理
汽车工业
汽车工业对材料的要求是成本低, 并能够在高的交变负载下保持良好性能。借助保护表面免遭运行时循环负载的损坏,表面处理能够改善零件的性能。
汽车工业绝大多数所使用的金属材料,包括发动机(曲轴\连杆)、悬挂机构、汽车A/B柱、传动零件(齿轮\连杆),均采用喷丸/抛丸处理技术满足其材料的性能指标。

 

机车工业
高铁工业对材料的硬度、耐磨性及抗疲劳性的要求也很高,并能够在很高的交变负载下保持良好性能。借助保护表面免遭运行时循环负载的损坏,表面处理能够改善零件的性能。
机车工业绝大多数所使用的金属材料,包括发动机(曲轴\连杆)、悬挂牵引机构、传动零件(齿轮\齿轮轴),均采用喷丸/抛丸处理技术满足其材料的性能指标。
机车部件喷丸强化处理

 

电力能源工业部件喷丸强化处理
电力能源工业
在电力工业中,喷丸技术可以提高蒸汽,燃气涡轮机,如轮盘、末级叶片,辅助零件及设备的性能,同样也可以减少诸如侵蚀,微动磨损,微动磨损疲劳,疲劳以及应力腐蚀开裂等零件疲劳失效。
在传动元件,齿轮和轴上,喷丸技术普遍用来防止零件失效。但是最近,喷丸又被越来越多地用来增加关键结构的抗载能力,如超临界电站小管径不锈钢管内壁喷丸强化;汽车车桥中螺旋主被动锥齿轮超载台架试验也得到证明。

 

其他领域
喷丸强化技术还应用于工程机械(活塞/钎头)、采矿机械、石油化工天然气、城市供气供热、医疗设备、海洋工程与海上石油开采、大型和特殊性能船舶与舰艇、电站设备、节能环保等领域。

 

喷丸强化三要素

 

喷丸(wan)强化三要素(su)分为:1、喷丸(wan)强化设(she)备及其附件,2、介质:各(ge)种(zhong)类型的弹(dan)丸(wan),3、工艺:喷丸(wan)强化参数、与疲劳强度的关系;

一、喷丸强化设备:(1)气力式喷丸机适合零件品种繁多且每种产品产量较低和零件品种虽少但形状复杂;

(2)机械(xie)离心力喷丸机适合零件品种(zhong)少而每种(zhong)的产量(liang)大和零件尺寸较大且形状(zhuang)简单。

 

二、喷丸介质:喷丸强化用的弹丸通常有以下几种:铸铁丸、铸钢丸、不锈钢丸、钢丝切丸、玻璃丸、陶瓷丸、镍基合金弹丸等。

弹丸质量要求

1、喷丸(wan)用的(de)弹(dan)丸(wan)几何形状应是(shi)球(qiu)形,切忌(ji)带(dai)尖棱角(jiao)。此(ci)外(wai),为(wei)避免冲击(ji)过程中的(de)大量(liang)破(po)碎,弹(dan)丸(wan)必须具备一定的(de)冲击(ji)韧性。

2、喷(pen)丸机内(nei)循环使用的(de)弹(dan)丸总量(liang),其中(zhong)符合实际(ji)尺(chi)寸的(de)弹(dan)丸重量(liang)应占80%以上(shang)。

弹丸选择原则

1、黑色(se)金(jin)属零件可(ke)选用任何种(zhong)类(lei)的弹丸。

2、有(you)色(se)金属及不锈钢零件推荐选用(yong)玻璃(li)弹丸(wan)(wan)(wan)或不锈钢弹丸(wan)(wan)(wan)。如用(yong)铸铁、铸钢或钢弹丸(wan)(wan)(wan),则喷(pen)丸(wan)(wan)(wan)后立即清洗,以便(bian)防止零件表面产生点化学腐蚀。

3、对表面(mian)光度(du)(du)及形位公差严格要(yao)求(或非配合(he)表面(mian))的(de)(de)大型零件(jian),可采用较(jiao)大尺寸(cun)的(de)(de)弹丸以获得(de)较(jiao)高的(de)(de)喷丸强度(du)(du);对表面(mian)光度(du)(du)要(yao)求较(jiao)高的(de)(de)零件(jian)(包(bao)括配合(he)表面(mian)),应采用较(jiao)小(xiao)尺寸(cun)的(de)(de)弹丸。这样,在获得(de)规定喷丸强度(du)(du)的(de)(de)同时,也(ye)能达到规定的(de)(de)光度(du)(du)要(yao)求; 带(dai)有(you)内(nei)外(wai)圆(yuan)角(jiao)(jiao)、沟(gou)(gou)槽的(de)(de)零件(jian),弹丸直径(jing)应小(xiao)于内(nei)外(wai)圆(yuan)角(jiao)(jiao)半(ban)径(jing)和沟(gou)(gou)槽宽度(du)(du)的(de)(de)一半(ban)。

 

三、喷丸强化工艺参数:

 

影响喷丸(wan)强化工艺参数:弹丸(wan)材料、弹丸(wan)尺寸、弹丸(wan)硬度(du)、弹丸(wan)速度(du)、弹丸(wan)流量、喷射角度(du)、喷射时间、离心轮至零(ling)件(jian)表面的距离。

强度控制

喷丸(wan)强(qiang)(qiang)(qiang)(qiang)化(hua)(hua)强(qiang)(qiang)(qiang)(qiang)度(du)(du)(du)(du)代(dai)表的(de)是(shi)丸(wan)流(liu)喷打产生的(de)能量。它(ta)是(shi)强(qiang)(qiang)(qiang)(qiang)化(hua)(hua)工艺(yi)中(zhong)一个非(fei)常重要的(de)参数(shu)指标,是(shi)确保强(qiang)(qiang)(qiang)(qiang)化(hua)(hua)生产可重复性的(de)关键(jian)因素。丸(wan)流(liu)喷射在零件表面所产生能量大(da)小与形(xing)成(cheng)的(de)压应力水平(ping)直接相关。使用较大(da)尺(chi)寸丸(wan)料(liao)和(he)/或(huo)增(zeng)加丸(wan)流(liu)速度(du)(du)(du)(du),都会增(zeng)加喷丸(wan)强(qiang)(qiang)(qiang)(qiang)度(du)(du)(du)(du)。除(chu)此外(wai),喷射角度(du)(du)(du)(du)和(he)使用的(de)丸(wan)料(liao)也会影响强(qiang)(qiang)(qiang)(qiang)化(hua)(hua)强(qiang)(qiang)(qiang)(qiang)度(du)(du)(du)(du)。

强(qiang)化(hua)强(qiang)度可用阿尔门(men)试(shi)(shi)片(pian)(pian)测量,阿尔门(men)试(shi)(shi)片(pian)(pian)是(shi)(shi)由一片(pian)(pian)标(biao)准的SAE1070弹(dan)簧钢,对(dui)其一面进行抛/抛丸/喷(pen)丸强(qiang)化(hua),由此在其表面产生的残余(yu)压应力会让该试(shi)(shi)片(pian)(pian)向被强(qiang)化(hua)的一面弯曲或(huo)弧形(xing)凸起。阿尔门(men)试(shi)(shi)片(pian)(pian)的弧形(xing)高度(即弧高值(zhi))代表的是(shi)(shi)丸流喷(pen)打强(qiang)度,这(zhei)个弧高值(zhi)得(de)取得(de)是(shi)(shi)可重复性的。

覆盖率

要(yao)取得高质量(liang)的(de)(de)强化结果,必须(xu)确保达(da)(da)到完全(quan)强化覆(fu)(fu)盖率(lv)要(yao)求。覆(fu)(fu)盖率(lv)测量(liang)的(de)(de)是零件表面(mian)(mian)被(bei)(bei)丸流喷打形(xing)成小凹痕(hen)覆(fu)(fu)盖的(de)(de)面(mian)(mian)积(ji)。覆(fu)(fu)盖率(lv)不(bu)可(ke)低于98%,因为(wei)如不(bu)达(da)(da)到100%,应力(li)腐蚀和疲劳裂(lie)纹就(jiu)会在(zai)未被(bei)(bei)强化到,未被(bei)(bei)导(dao)入残余压应力(li)的(de)(de)地(di)方发生并衍展开(kai),最后仍(reng)有(you)可(ke)能导(dao)致(zhi)零件的(de)(de)断(duan)裂(lie)失效(xiao)。

如(ru)果要(yao)求的(de)(de)覆(fu)盖率超过100%(如(ru)150%,200%),那就(jiu)要(yao)求强化(hua)(hua)时间(jian)(jian)成比率的(de)(de)增加。例如(ru),要(yao)对到200%覆(fu)盖率,强化(hua)(hua)时间(jian)(jian)将是100%覆(fu)盖率强化(hua)(hua)时间(jian)(jian)的(de)(de)2倍。

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