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噴丸處理是利用高速噴射出的砂丸和鐵丸,對(duì)工件表面進(jìn)行撞擊,,以提高零件的部分力學(xué)性能和改變表面狀態(tài)的工藝方法,。可用于提高零件機(jī)械強(qiáng)度以及耐磨性,、抗疲勞和耐蝕性等,,還可用于表面消光、去氧化皮和優(yōu)化鑄,、鍛,、焊件的殘余應(yīng)力等。
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噴丸過(guò)程就是將大量彈丸噴射到零件表面上的過(guò)程,,有如無(wú)數(shù)小錘對(duì)表面錘擊,,因此,金屬零件表面產(chǎn)生極為強(qiáng)烈的塑性形變,,使零件表面產(chǎn)生一定厚度的冷作硬化層,,稱為表面強(qiáng)化層,此強(qiáng)化層會(huì)顯著地提高零件的疲勞強(qiáng)度,。
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在了解噴丸強(qiáng)化技術(shù)之前,我們有必要將拋丸,、噴砂,、噴丸的三個(gè)容易混淆的概念解釋一下。2 ?+ X5 t& m" [& J, i: d$ H5 o
) \+ t3 ~1 ^" h這三個(gè)概念其實(shí)就四個(gè)字:噴,、拋,、丸、砂,。其中,,噴拋是工藝方法,丸砂是使用的材料。噴,,是用高壓空氣將丸,、砂吹到工件的表面,拋是用高速旋轉(zhuǎn)的葉片拋射到工件表面,,丸用的是鋼丸,,砂用的是石英砂等。
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/ I. w/ T& Y2 n, E H: H零件噴丸強(qiáng)化后的特點(diǎn), I6 e4 B( m! R b6 `* F
+ K7 h6 A6 }' _9 f$ [7 X2 G零件受噴后應(yīng)力沿深度方向的分布規(guī)律用噴丸殘余應(yīng)力分布曲線表示,,表面殘余壓應(yīng)力大小,,壓力應(yīng)力層深度、最大殘余壓應(yīng)力及最大殘余壓應(yīng)力位置為四個(gè)特征量,。
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& ?" ~6 m" k. }其中,,對(duì)零件的表面強(qiáng)化特性影響較為明顯的是表面壓應(yīng)力大小和壓應(yīng)力層的厚度。除受噴材料自身的性能外,,表面殘余壓應(yīng)力的大小和壓應(yīng)力層的深度主要取決于噴丸強(qiáng)度和表面覆蓋率,。
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通常意義上講,適當(dāng)?shù)奶岣邍娡鑿?qiáng)度和噴丸覆蓋率有助于噴丸強(qiáng)化效果的增加,,但是也會(huì)引起表面粗糙度的增大,。對(duì)于噴丸覆蓋率而言,覆蓋率不足時(shí),,表層殘余壓應(yīng)力較大,,但容易出現(xiàn)應(yīng)力松弛現(xiàn)象。所以需要結(jié)合材料特性和強(qiáng)化需求合理選擇噴丸強(qiáng)度和噴丸試件,,才能使噴丸工藝發(fā)揮最大強(qiáng)化效果,。+ Y1 \/ g N" s% J4 Y1 F
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受噴表層的材料組織發(fā)生變化7 }7 m% Q9 K- F5 Y
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受噴表面變得粗糙。受噴表面的金屬被擠出,,形成微小的金屬波峰,,故而影響了表面粗糙度。隨著噴丸強(qiáng)度的增大,、表層硬度的降低和噴丸時(shí)間的延長(zhǎng),,表面粗糙度也會(huì)隨之增大。. l4 ^( A( Y4 k' {3 ?7 L7 N9 m
) x% E9 p' d" D& T7 `* V5 G6 P- l4 ^影響噴丸強(qiáng)化的三大要素
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9 }* I' \( `, u& N! V測(cè)評(píng)強(qiáng)化丸質(zhì)量有三個(gè)基本參數(shù):強(qiáng)度,、覆蓋率,、表面粗糙度。
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8 j" e# u( O( a' k0 K/ O. j1,、噴丸強(qiáng)度
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影響噴丸強(qiáng)度的工藝參數(shù)主要有:彈丸直徑,、彈流速度、彈丸流量,、噴丸時(shí)間等,。彈丸直徑越大,,速度越快,彈丸與工件碰撞的動(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�,?蛇_(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(lái)保證,,經(jīng)過(guò)一定時(shí)間,,噴丸強(qiáng)度達(dá)到飽和后,再延長(zhǎng)噴丸時(shí)間,,強(qiáng)度不再明顯增加,。在噴丸強(qiáng)度的阿爾門試驗(yàn)中,噴丸強(qiáng)度的表征為試片變形的拱高,。
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2,、噴丸覆蓋率
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' N- \, `- {% B- s8 u1 E/ |. s有人對(duì)噴丸覆蓋率常這樣認(rèn)為:我的噴嘴1上1下噴工件2遍,不就可以滿足200%的覆蓋率了嗎?乍一聽(tīng)覺(jué)得有道理,,其實(shí)不是這樣的,。# i1 p% N% {" K: T8 M
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覆蓋率的測(cè)量是這樣的:先在工件表面涂上一層彩釉或螢光釉,然后按工藝參數(shù)對(duì)工件進(jìn)行噴丸,,每噴表面一遍將工件取出,,在顯微鏡(放大鏡)下觀察所殘留的涂層在表面所占的比例,如還有20%殘留,,則覆蓋率為80%,。當(dāng)殘留只有2%,即覆蓋率為98%時(shí),,可視為全部清除,,即覆蓋率為100%,此時(shí)就有一個(gè)時(shí)間,。若達(dá)到400%的覆蓋率,,就是4倍的該時(shí)間。& M+ ?8 e. e# A7 s5 i; b# L* ^- c
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3,、表面粗糙度 O4 K0 F- e! l
p- q1 ?2 t* M由于鋼丸的噴射,,對(duì)工件表面的粗糙度產(chǎn)生一定的變化。影響表面粗糙度的因素有零件材料的強(qiáng)度和硬度,、彈丸直徑、噴射的角度和速度,、零件的原始表面粗糙度,。& \+ Y. F/ v0 A2 ^
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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;彈丸的直徑越小,速度越慢,,彈坑就越淺,,表面粗糙度值就變小;噴射的角度大,彈丸速度的法向分量越小,,沖擊力越小,,彈坑越淺,彈丸的切向速度越大,,彈丸對(duì)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小;相反,,表面越光滑,噴丸后表面變得粗糙,。! Z; M% [/ ]& \3 ^. c& F% e
7 |; Q4 H# e" \3 j8 u- i* } \( W當(dāng)對(duì)零件進(jìn)行高強(qiáng)度的噴丸后,,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,。
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