躍強(qiáng)噴丸強(qiáng)化和拋丸強(qiáng)化的區(qū)別
一、 噴丸和拋丸最高速度區(qū)別表
1.噴丸強(qiáng)化不同工作壓力下磨料速度:
工作氣壓(MPa) | 0.49 | 0.55 | 0.58 | 0.60 | 0.63 | 0.67 | 0.7 |
磨料速度(m/s) | 84.2 | 93.7 | 120.7 | 147.6 | 163.1 | 178.7 | 187.7 |
2.拋丸強(qiáng)化最大磨料速度:
拋丸器型號 | 葉輪直徑 | 葉輪轉(zhuǎn)速 | 葉片寬度 | 電機(jī)功率 | 拋丸量 | 磨料速度 |
Q035II | 500mm | 2950r/min | 62mm | 22KW | 140kg/min | 90-110m/s |
二、 噴丸強(qiáng)化原理與作用
噴丸處理也稱噴丸強(qiáng)化,是提高零件疲勞壽命的有效方法之一。噴丸處理是將高速彈丸流噴射到工件表面,使工件表層發(fā)生塑性變形,形成一定厚度的強(qiáng)化層,強(qiáng)化層內(nèi)形成較高的殘余壓應(yīng)力,由于工件表面壓應(yīng)力的存在,當(dāng)工件承受載荷時(shí)可以抵消一部份抗應(yīng)力,從而提高工件的疲勞強(qiáng)度。
噴丸強(qiáng)化是一個(gè)冷處理過程,它被廣泛用于提高長期服役于高應(yīng)力工況下的金屬零件,如飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮機(jī)葉片、機(jī)身結(jié)構(gòu)件、汽車傳動(dòng)系統(tǒng)零件等。
噴丸強(qiáng)化是在一個(gè)完全控制的狀態(tài)下,將無數(shù)稱為鋼丸的小圓形介質(zhì)高速且連續(xù)噴射到零件表面,從而在表面產(chǎn)生一個(gè)殘余壓應(yīng)力層。當(dāng)每顆鋼丸撞擊到金屬零件上時(shí),宛如一個(gè)微型棒敲打表面,敲擊小壓痕或凹陷時(shí),金屬表面會(huì)產(chǎn)生拉伸。表層下,壓縮的晶粒試圖將表面恢復(fù)到原來形狀,從而產(chǎn)生一下高度壓縮力作用下的半球凹痕,無數(shù)凹陷重疊形成均勻的殘余壓應(yīng)力層。最終,零件在壓應(yīng)力層保護(hù)下,極大程度地改善了抗疲勞強(qiáng)度,延長了工件壽命。
2. 噴丸處理基本參數(shù)
2.1噴丸強(qiáng)度
影響噴丸強(qiáng)度的工藝參數(shù)主要有:噴丸直徑、噴丸流速度、噴丸流量、噴丸時(shí)間等。噴丸直徑越大,速度越快,噴丸與工件碰撞的動(dòng)量越大,噴丸的強(qiáng)度就越大。噴丸形成的殘余壓應(yīng)力可以達(dá)到零件材料抗拉強(qiáng)度的60%,殘余壓應(yīng)力層的深度通度可達(dá)0.25mm,最大極限值為1mm左右。噴丸強(qiáng)度需要一定的噴丸時(shí)間來保證,經(jīng)過一定時(shí)間,噴丸強(qiáng)度達(dá)到飽和后,再延長噴丸時(shí)間,強(qiáng)度不再明顯增加。在噴丸強(qiáng)度的阿爾門(Almen)試驗(yàn)中,噴丸強(qiáng)度的表征為度片變形的拱高(即弧高值)。
在阿爾門度驗(yàn)中,噴丸強(qiáng)度常用N試片(用于有色金屬試驗(yàn))、A試片(最常用)、C試片(更高強(qiáng)度)來進(jìn)行測量,A試片和C試片之間關(guān)系近似三倍的關(guān)系。如用C試片測得強(qiáng)度為0.15-0.20mm,就相當(dāng)于A試片的0.45-0.60mm。試驗(yàn)過程中,先測量試片原有變形,然后將卡好該試片的工裝置于噴丸機(jī)內(nèi),采用與工件相同的工藝進(jìn)行噴射。噴丸結(jié)束,取下試片,測量變形拱高。
2.2噴丸覆蓋率
覆蓋率的測量:在工件表面涂上一層彩釉或光釉,然后按工藝參數(shù)對工件進(jìn)行噴丸,工件表面噴丸一遍后將工件取出,在顯微鏡(放大鏡)下觀察殘留涂層在表面所占的比例,如殘留20%,則噴丸覆蓋率為80%。當(dāng)殘留只有2%,即覆蓋率為98%,可視為全部清除,即覆蓋率為100%,此時(shí)就有一個(gè)所需的時(shí)間。若達(dá)到400%的覆蓋率,就需要所需時(shí)間的四倍。
影響覆蓋率的因素有零件材料硬度、噴丸直徑、噴射角度和距離、噴丸時(shí)間等。在規(guī)定的噴丸強(qiáng)度條件下,零件的硬度低于標(biāo)準(zhǔn)試片硬度時(shí),覆蓋率能達(dá)到100%;反之,覆蓋率會(huì)下降。在相同的噴丸流量下,噴嘴與工件的距離越長、噴射的角度越小、噴丸直徑越小,達(dá)到覆蓋率要求的時(shí)間就越短。噴丸強(qiáng)化時(shí),應(yīng)選擇大小合適的噴丸、噴射角度及距離,使噴丸強(qiáng)度和覆蓋率同時(shí)達(dá)到要求值。
2.3工件表面粗糙度
影響表面粗糙度的因素有零件材料的強(qiáng)度和硬度、噴丸直徑、噴射的角度和速度、零件的原始表面粗糙度。
在其他條件相同的情況下,零件材料的強(qiáng)度和表面硬度值越高,塑性變形越困難,彈坑越淺,表面粗糙度值越小;噴丸的直徑越小,速度越慢,彈坑就越淺,表面粗糙度值就變小;噴射的角度大,噴丸速度的法向分量越小,沖擊力越小,彈坑越淺,噴丸的切向速度越大,噴丸對表面的研磨作用就越大,表面粗糙度值就越小。零件的原始表面粗糙度也是影響因素之一,原始表面越粗糙,噴丸后表面粗糙度值降低越?。幌喾?,表面越光滑,噴丸后表面變得越粗糙。當(dāng)對零件進(jìn)行高強(qiáng)度噴丸后,深的彈坑不但加大表面粗糙度值,還會(huì)形成較大的應(yīng)力集中,嚴(yán)重削弱噴丸強(qiáng)化的效果。
三、拋丸強(qiáng)化的工藝和原理
1.拋丸強(qiáng)化工藝
拋丸強(qiáng)化與噴丸強(qiáng)化同屬于機(jī)械強(qiáng)化的范疇,拋丸處理利用高速旋轉(zhuǎn)的葉片(拋丸器)使丸料獲得足夠的用以強(qiáng)化工件表面所需的動(dòng)能。拋丸強(qiáng)化工藝參數(shù)有:彈丸直徑、彈丸速度、拋丸量、拋丸密度、零件表面移動(dòng)速度、拋丸距離、拋丸入射角、彈丸壓痕大小、壓痕深度、零件表面積等。
2.拋丸原理:
拋丸強(qiáng)化是依靠高速旋轉(zhuǎn)的拋頭將磨料顆粒使勁地拋向工件表面來實(shí)現(xiàn)的,拋頭內(nèi)裝有幾片葉片。
工作時(shí),磨料通過進(jìn)料口進(jìn)入拋頭的中央,在拋頭的中央有一個(gè)與拋頭一起旋轉(zhuǎn)的分丸輪,分丸輪外面是定向套,分丸輪把磨料通過定向套上的開口送到葉片靠近拋頭中心的一端。由于離心力的作用,磨料顆粒沿著葉片的長度方向加速,直至到達(dá)葉片的頂端以極高的速度撞擊工件表面。
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