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不同材料零件的噴丸強化
發布時間:2012-09-11  作者:DAQI

大豐市大奇金屬磨料有限公司

高強度鋼

    由拋丸/噴丸強化引進的殘余壓應力是******拉應力強度的一個百分比,該比率隨著零件材料本身強度/硬度增加而增加。高強度/硬度的金屬更脆,且對表面缺陷更敏感。對其進行拋丸/噴丸強化,能讓這些高強度金屬可以應用在易發生疲憊的工作條件下。飛機起落架通常設計的疲憊強度為300 ksi (2068 MPa),結合拋丸/噴丸強化。

    沒經過拋丸/噴丸強化的,機加工后的鋼制零件在硬度為30 HRC.左右能取得******的疲憊屬性。如材料強度/硬度超過這個水平,其疲憊強度會由于對表面缺口的敏感性和脆性增加而降低。通過導進的壓應力,疲憊強度與增加的強度/硬度成比率進步。當材料硬度為52 HRC,強化后的疲憊強度可達144 ksi (993 MPa),比未經過強化的同樣材料抗疲憊強度增加了2倍多。

    利用拋丸/噴丸強化改善高強度/硬度零件的典型應用包括對扳手和沖擊工具等。此外,表面的淺刮痕對于經過拋丸/噴丸強化的高強度鋼的疲憊強度影響不大,而對于未經強化的則破壞性很大。

滲碳鋼

    滲碳和滲氮都是熱處理過程,能讓鋼表面具有非常高的硬度。通常在55~62 HRC。滲碳鋼強化的好處在于:

·在~200 ksi (1379 MPa)或更高的高應力水平下,能提供******的疲憊屬性
·減少表面晶格間因氧化而造成滲碳異常情況

    對于完全滲碳和滲氮處理過的零件,要取得******的抗疲憊屬性,建議使用硬度為55-62 HRC的丸料。

脫碳鋼

    脫碳是在熱處理過程,鐵合金表面碳含量減少。脫碳會降低高強度鋼(240 ksi, 1650 MPa 或以上)的疲憊強度70-80%;能降低低強度鋼(2140-150 ksi, 965-1030 MPa)的疲憊強度45-55%。脫碳對于疲憊屬性的破壞力與脫碳層深度并無特別的關系。脫碳層在0.003英寸深度,其破壞力與0.030英寸深度是一樣的。

    強化工藝被證實為一種有效的方法,能恢復大部分由于脫碳過程損失的疲憊強度。由于多數零件的脫碳層不輕易確定,所以當懷疑零件有脫碳情況時,建議對其進行強化處理以確保零件完好的抗疲憊屬性。假如一個高硬度(58+ HRC)齒輪在強化后,表面呈現異常的嚴重凹陷,這可能被懷疑有脫碳存在。脫碳還經常伴有殘余奧氏體的不良冶金狀態。通過冷加工的拋丸/噴丸強化,能減少殘余奧氏體百分比。

奧貝球鐵

    改善過的奧貝球鐵在一些工程領域,能替換鑄鋼、鑄件、焊接件。它具有優良強重比和耐磨性。奧貝球鐵在某些高強度應用條件下,也能取代鋁,它的密度是鋁的2.5倍,而強度則是鋁的3倍以上。通過拋丸/噴丸強化,該材料的彎曲疲憊強度還能進步75%。某些等級的奧貝球鐵經強化后,能媲比用于齒輪制造的滲碳鋼。

鑄鐵

    近年來,球墨鑄鐵件的需求逐年增加,由于它具有相對較高的抗疲憊載荷性能。球墨鑄鐵件通常是沒經過機加工,用于需承受載荷應力工作狀況下。鑄件表面存在的缺陷,如氣孔、浮渣、片狀石墨等都會相當程度地減低未經機加工的珠光體球鐵疲憊屬性。根據鑄鐵件表面的缺陷狀況,零件疲憊極限嚴重的,會降低40%之多。

    拋丸/噴丸強化能改善表面存在小缺陷的鑄鐵件之疲憊屬性。比如,柴油機缸體內襯護板件。在試驗中使用了******的強化強度,疲憊極限低于完全機加工過的零件樣本疲憊極限6%左右。假如沒有經過強化,疲憊極限低于完全機加工過的零件樣本疲憊極限20%。此外,從外觀看,經過強化的鑄鐵件表面呈現拋光效果,光澤、光滑。

鋁合金

    傳統的高強度鋁合金(2000系列和7000系列)由于其具有高強重比,早已普遍應用在航空領域。以下一些鋁合金材料在航空/航天制造業方面的應用也逐漸增加,拋丸/噴丸強化工藝對其也具有很好的效果:

·鋁鋰合金 (Al-Li)
·等向性金屬基復合材料(MMC)
·鑄鋁 (Al-Si)



    高周疲憊(HCF) –鈦高周疲憊,比較了高性能歐洲賽車上所用的鈦合金連桿之疲憊屬性。通過拋丸/噴丸強化,鈦合金連桿比鋼制連桿,重量減輕了40%而疲憊極限則增加了20%。肽材料低周疲憊(LCF)最常見的應用是對于旋轉渦輪發動機零件(如渦輪盤、轉子、軸),這些零件在拋丸/噴丸強化后能進步耐用性。每一次的騰飛和降落視為一個循環次數。

    低周疲憊(LCF) – 高周疲憊斷裂失效與低應力水平相關,低周疲憊斷裂失效與高應力水平相關。

    對一個旋轉發動機零件上的燕尾槽進行拋丸/噴丸強化后的結果。有2條未經強化的基準載荷曲線。使用了拋丸/噴丸強化后,循環疲憊曲線明顯改善。



    鎂合金通常不需要進行抗疲憊處理。但假如考慮到降低重量,改善零件強-重比的時,利用拋丸/噴丸強化能進步零件25-35%的疲憊強度。

粉末冶金

    公道的強化能延長合金燒結鋼耐疲憊極限22%。汽車零件如齒輪、連桿是粉末冶金材質進行強化的典型應用,特別對于高密度的粉末冶金鑄造件,強化以進步疲憊屬性非常有效。通過拋丸/噴丸強化,使表面致密化,能極大地進步疲憊極限度,特別適用于長期處于彎曲疲憊服役條件下的零件。(end)

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