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噴丸強化工藝流程控制
發布時間:2011-12-12  作者:互聯網
 

噴丸強化必須在可控狀態下進行,X衍射檢測技術目前有效分析檢測完全壓應力深度的技術之一。要確保強化符合預設的規格標準,在加工工程中,必須嚴密監控以下參數

- 丸料介質
- 覆蓋率
- 強度
- 設備

丸料控制

    強化介質大多數是圓形的。如使用過的丸料磨碎了,那碎裂的丸料必須清除掉,以防止再次使用而損傷工件表面。拋丸/噴丸強化的丸料介質必須具有均勻的尺寸。由于介質打擊到零件表面所產生能量的大小,與其重量和噴射速度直接相關。大尺寸的丸料由于其重量大,所以打擊能量也較大。假如尺寸不同的丸料混合在一起使用,較大尺寸丸料產生較深的殘余壓應力層;較小尺寸丸料形成較淺壓應力層,這樣不均勻、參差不齊的殘余壓應力層直接導致強化結果的不一致,進而嚴重影響進步疲憊強度的效果。

    為了正確地分離出尺寸和外形分歧格的丸料、維爾貝萊特(團體)利用一種特殊的螺旋式篩分系統,它包含內圈和外圈轉動,原理是根據圓形丸料和破損丸料的轉動速度不同來將它們區分開。丸料會經過一個通道管路到達螺旋分離器上真個圓錐形上方,隨后掉落在圓錐上,在螺旋分離器內圈向下轉動。圓形丸料會獲得足夠速度,能逃離到外圈,這些分流到外圈的圓形丸料是可重復使用的合格介質;而破碎的尺寸分歧格丸料轉動就非常不順利,會滯留在內圈,直到分離結束后,將其清除掉。

強度控制

    拋丸/噴丸強化強度代表的是丸流噴打產生的能量。它是強化工藝中一個非常重要的參數指標,是確保強化生產可重復性的關鍵因素。丸流噴射在零件表面所產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丈量,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,由此在其表面產生的殘余壓應力會讓該試片向被強化的一面彎曲或弧形突出。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。

根據強化應用,命名了三種阿爾門試片:

?? “N” 試片: 厚度 = 0.031" (0.79 mm)
?? “A” 試片: 厚度= 0.051" (1.29 mm)
?? “C” 試片: 厚度= 0.094" (2.39 mm)

強度要求較大的強化,選用較厚的阿爾門試片

    阿爾門強度值的表達形式是弧高值(通過一種阿爾門量具測得),加上阿爾門試片名。如使用A試片下,得到0.012" (0.30 mm)弧高值,其強度值表達為0.012A (0.30A)。 阿爾門試片的強度使用范圍在0.004"-0.024" (0.10-0.61 mm),如強度超過0.020" (0.51 mm),就要選擇下一級更厚點的阿爾門試片。

    “N” 試片上獲得的強度值約為“A” 試片上獲得的三分之一。而“C” 試片上獲得的強度值又將是“A” 試片上的三倍。它們之間的換算關系大約是(N ~ 1/3A, C ~ 3A).

     阿爾門試片需固定在一個特殊夾具上。它固定的位置對于校對噴丸能量至關重要。在第一個零件進行強化前,必須先校對確認實際強度值,并記錄下。這樣確保強化設備的設定  和運行都是根據審核確認的工藝流程。當實現批量生產后,相隔一段時間要對強度進行重復校對,確保設備運行的參數值保持不變,這樣才能保證強化的高度可重復性和強化質量的恒定一致。

    飽和度(強度檢查)- 對強化流程的初期檢測要求先建立一個飽和曲線圖。所謂飽和度定義為在曲線上最早達到一個點,超過這個點后,雙倍增加強化時間,弧高值的增加都不會超過10%。飽和曲線圖是根據對固定在強化機器上的阿爾門試片進行一系列連續噴射強化,測得并記錄下的弧高值,并且確認何處是飽和度點的位置而畫出來的。當******強化時間(T)增加了2倍后(2T),阿爾門弧高值增加卻不足10%。這就說明達到飽和的強化時間=T。飽和度確認的是在特定機器設定下,對零件某一規定部位進行強化,而獲得的實際強度值。

    值得留意的是,必須把飽和度和覆蓋率的概念區分開。覆蓋率指的是零件表面被丸料噴拋形成凹痕的覆蓋比率。飽和度確認的是達到強度需要的噴丸時間。飽和度和覆蓋率不一定會在同一時刻達到,那是由于覆蓋率是在實際零件表面上獲得的,零件材質可能軟,也可能很硬,不同硬度材料的零件對達到覆蓋率需要的噴丸時間也不盡相同。而飽和度是用SAE1070彈簧鋼,硬度為44-50 HRC的阿爾門試片上獲得的。

覆蓋率控制

    要取得高質量的強化結果,必須確保達到完全強化覆蓋率要求。覆蓋率丈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100%, 由于如不達到100%,應力腐蝕和疲憊裂紋就會在未被強化到,未被導進殘余壓應力德的地方發生并衍展開,最后仍有可能導致零件的斷裂失效。

    假如要求的覆蓋率超過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。

    熒光示蹤染料(檢查覆蓋率)- 當零件材料較軟時,拋丸/噴丸強化的覆蓋率檢查就很簡單,只要目測觀察表面的凹痕分布即可。用一個10倍放大鏡足以確定是否達到覆蓋率要求。但多數情況下,覆蓋率的檢測是比較困難的,如內孔,圓角過渡處,硬度大的表面,或大面積的強化表面。

    這種情況下,就可借助于一種熒光示蹤染料,它能幫助檢測覆蓋率和凹痕分布的均勻度。這種白綠燃料在正常光照下是不顯示的,必須在UV(黑)光下才可見。將這種燃料涂或浸涂、刷涂、噴涂在待驗零件上。當涂層后的表面被強化丸料捶擊后,會將上面的熒光彈性涂料清除掉。當零件在黑光下檢查時,看到的被清除掉的面積就是實際強化覆蓋率的面積。(end)

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