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產(chǎn)品中心分類

數(shù)控噴丸技術(shù)

概述

 

噴丸強化

噴丸分類:噴丸按應用范圍常分為三種類型1.清理噴丸2.強力噴丸(噴丸強化)3.噴丸成形 噴丸強化是一項非常傳統(tǒng)的表面強化技術(shù),原理是:借助高速運動的彈丸沖擊工件表面,使其發(fā)生彈塑性變形,從而產(chǎn)生殘余壓應力、加工硬化等有利變化,以提高零件的彎曲/扭轉(zhuǎn)疲勞強度和改善應力腐蝕開裂性能。

 

噴丸強化是一個冷處理過程,即無數(shù)個小圓形鋼丸連續(xù)捶打零件表面,每顆鋼丸撞擊金屬零件上,如一個微型棒捶敲打表面,捶出小壓痕或凹陷。為形成凹陷,金屬表層必定會產(chǎn)生拉伸。表層下,壓縮的晶粒試圖將表面恢復到原來形狀,從而產(chǎn)生一個高度壓縮力作用下的半球。無數(shù)凹陷重疊形成均勻的殘余壓應力層。

可以想象,在一個壓應力區(qū)域,裂紋是難以形成或延展。由于幾乎所有的疲勞和應力腐蝕失效都發(fā)生在零件表面或靠近表面的地方,因而通過噴丸強化導入壓應力可顯著地延長零件壽命。強化產(chǎn)生的殘余壓應力強度必須達到該零件材料的拉力強度一半。

很多金屬疲勞失效的元兇是拉應力。這些拉應力產(chǎn)生是由于外部施加的交變載荷或生產(chǎn)過程如焊接、研磨、機加工形成的殘余應力。拉應力試圖將零件表面拉伸或拉 扯,最終導致裂紋的產(chǎn)生。而壓應力擠壓表層處的晶粒,使該區(qū)域的晶粒結(jié)構(gòu)夯實、緊固地結(jié)合在一起,從而極大地延緩疲勞裂紋的形成。壓應力層下,細紋延展緩 慢,因此增加壓應力層深度,能有效抑制裂紋發(fā)生和發(fā)展。

 

應用領域

航空工業(yè)
航空工業(yè)對其零件有很高的要求,不但要求零件材料輕,而且要求它們能夠在極其惡劣的環(huán)境下承受極端的載荷。借助于保護零件表面免遭外部破壞以及延長疲勞壽命,我們的表面處理可以改善零件的整體性能。
航空工業(yè)使用的絕大多數(shù)零件,包括飛機骨架、機翼、發(fā)動機、起落架、驅(qū)動裝置、或傳動零件(齒輪),均采用噴丸/拋丸處理技術(shù)滿足其材料的性能指標。
飛機零部件噴丸強化處理

 

汽車零部件噴丸強化處理
汽車工業(yè)
汽車工業(yè)對材料的要求是成本低, 并能夠在高的交變負載下保持良好性能。借助保護表面免遭運行時循環(huán)負載的損壞,表面處理能夠改善零件的性能。
汽車工業(yè)絕大多數(shù)所使用的金屬材料,包括發(fā)動機(曲軸\連桿)、懸掛機構(gòu)、汽車A/B柱、傳動零件(齒輪\連桿),均采用噴丸/拋丸處理技術(shù)滿足其材料的性能指標。

 

機車工業(yè)
高鐵工業(yè)對材料的硬度、耐磨性及抗疲勞性的要求也很高,并能夠在很高的交變負載下保持良好性能。借助保護表面免遭運行時循環(huán)負載的損壞,表面處理能夠改善零件的性能。
機車工業(yè)絕大多數(shù)所使用的金屬材料,包括發(fā)動機(曲軸\連桿)、懸掛牽引機構(gòu)、傳動零件(齒輪\齒輪軸),均采用噴丸/拋丸處理技術(shù)滿足其材料的性能指標。
機車部件噴丸強化處理

 

電力能源工業(yè)部件噴丸強化處理
電力能源工業(yè)
在電力工業(yè)中,噴丸技術(shù)可以提高蒸汽,燃氣渦輪機,如輪盤、末級葉片,輔助零件及設備的性能,同樣也可以減少諸如侵蝕,微動磨損,微動磨損疲勞,疲勞以及應力腐蝕開裂等零件疲勞失效。
在傳動元件,齒輪和軸上,噴丸技術(shù)普遍用來防止零件失效。但是最近,噴丸又被越來越多地用來增加關鍵結(jié)構(gòu)的抗載能力,如超臨界電站小管徑不銹鋼管內(nèi)壁噴丸強化;汽車車橋中螺旋主被動錐齒輪超載臺架試驗也得到證明。

 

其他領域
噴丸強化技術(shù)還應用于工程機械(活塞/釬頭)、采礦機械、石油化工天然氣、城市供氣供熱、醫(yī)療設備、海洋工程與海上石油開采、大型和特殊性能船舶與艦艇、電站設備、節(jié)能環(huán)保等領域。

 

噴丸強化三要素

 

噴丸強化三要素分為:1、噴丸強化設備及其附件,2、介質(zhì):各種類型的彈丸,3、工藝:噴丸強化參數(shù)、與疲勞強度的關系;

一、噴丸強化設備:(1)氣力式噴丸機適合零件品種繁多且每種產(chǎn)品產(chǎn)量較低和零件品種雖少但形狀復雜;

(2)機械離心力噴丸機適合零件品種少而每種的產(chǎn)量大和零件尺寸較大且形狀簡單。

 

二、噴丸介質(zhì):噴丸強化用的彈丸通常有以下幾種:鑄鐵丸、鑄鋼丸、不銹鋼丸、鋼絲切丸、玻璃丸、陶瓷丸、鎳基合金彈丸等。

彈丸質(zhì)量要求

1、噴丸用的彈丸幾何形狀應是球形,切忌帶尖棱角。此外,為避免沖擊過程中的大量破碎,彈丸必須具備一定的沖擊韌性。

2、噴丸機內(nèi)循環(huán)使用的彈丸總量,其中符合實際尺寸的彈丸重量應占80%以上。

彈丸選擇原則

1、黑色金屬零件可選用任何種類的彈丸。

2、有色金屬及不銹鋼零件推薦選用玻璃彈丸或不銹鋼彈丸。如用鑄鐵、鑄鋼或鋼彈丸,則噴丸后立即清洗,以便防止零件表面產(chǎn)生點化學腐蝕。

3、對表面光度及形位公差嚴格要求(或非配合表面)的大型零件,可采用較大尺寸的彈丸以獲得較高的噴丸強度;對表面光度要求較高的零件(包括配合表面),應采用較小尺寸的彈丸。這樣,在獲得規(guī)定噴丸強度的同時,也能達到規(guī)定的光度要求; 帶有內(nèi)外圓角、溝槽的零件,彈丸直徑應小于內(nèi)外圓角半徑和溝槽寬度的一半。

 

三、噴丸強化工藝參數(shù):

 

影響噴丸強化工藝參數(shù):彈丸材料、彈丸尺寸、彈丸硬度、彈丸速度、彈丸流量、噴射角度、噴射時間、離心輪至零件表面的距離。

強度控制

噴丸強化強度代表的是丸流噴打產(chǎn)生的能量。它是強化工藝中一個非常重要的參數(shù)指標,是確保強化生產(chǎn)可重復性的關鍵因素。丸流噴射在零件表面所產(chǎn)生能量大小與形成的壓應力水平直接相關。使用較大尺寸丸料和/或增加丸流速度,都會增加噴丸強度。除此外,噴射角度和使用的丸料也會影響強化強度。

強化強度可用阿爾門試片測量,阿爾門試片是由一片標準的SAE1070彈簧鋼,對其一面進行拋/拋丸/噴丸強化,由此在其表面產(chǎn)生的殘余壓應力會讓該試片向被強化的一面彎曲或弧形凸起。阿爾門試片的弧形高度(即弧高值)代表的是丸流噴打強度,這個弧高值得取得是可重復性的。

覆蓋率

要取得高質(zhì)量的強化結(jié)果,必須確保達到完全強化覆蓋率要求。覆蓋率測量的是零件表面被丸流噴打形成小凹痕覆蓋的面積。覆蓋率不可低于98%,因為如不達到100%,應力腐蝕和疲勞裂紋就會在未被強化到,未被導入殘余壓應力的地方發(fā)生并衍展開,最后仍有可能導致零件的斷裂失效。

如果要求的覆蓋率超過100%(如150%,200%),那就要求強化時間成比率的增加。例如,要對到200%覆蓋率,強化時間將是100%覆蓋率強化時間的2倍。

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