
項目說明:數(shù)控噴丸強化齒輪噴砂機噴丸機
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(fù)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(yīng)力層。
噴丸強化工藝起始于20世紀20到30年代,其是利用高速運動的彈丸流對金屬表面的沖擊而使表面產(chǎn)生塑性循環(huán)應(yīng)變層,由此導(dǎo)致該層的顯微組織發(fā)生有利的變化并使表層引入殘余壓應(yīng)力場,表層的顯微組織和殘余壓應(yīng)力場是提高金屬零件的疲勞斷裂和應(yīng)力腐蝕(含氫脆)斷裂抗力的兩個強化因素,其結(jié)果使零件的可靠性和耐久性獲得提高。
磨損、腐蝕、斷裂是工程金屬零部件的三大主要失效模式,三者之中又以斷裂失效帶來的危害最大,而斷裂失效中所占比例最大的又是疲勞斷裂,民用機器零部件約占40%-50%,軍用和航空飛行器零部件則高達90%。噴丸強化工藝因其不受材料種類限制、不受材料靜強度限制、不受零部件幾何形狀和尺寸大小的限制,且就強化效果而言也是至今任何一種強化工藝無法比擬的,因此,與現(xiàn)存的加工工藝比較,噴丸強化工藝一躍而成為佼佼者,自問世以來立刻引起工業(yè)發(fā)達國家機器制造業(yè)的極大關(guān)注,并獲得了廣泛的發(fā)展應(yīng)用。
可以想象,在一個壓應(yīng)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(yīng)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(dǎo)入壓應(yīng)力可顯著地延長零件壽命。強化產(chǎn)生的殘余壓應(yīng)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(yīng)力。這些拉應(yīng)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(yīng)力。拉應(yīng)力試圖將零件表面拉伸或拉 扯,最終導(dǎo)致裂紋的產(chǎn)生。而壓應(yīng)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(yīng)力層下,細紋延展緩 慢,因此增加壓應(yīng)力層深度,能有效抑制裂紋發(fā)生和發(fā)展。
應(yīng)用領(lǐng)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。
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。
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(shè)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(yīng)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(guān)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(lǐng)域
噴丸強化技術(shù)還應(yīng)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(shè)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(shè)備、節(jié)能環(huán)保等領(lǐng)域。
噴丸強化三要素
噴丸強化三要素分為:1、噴丸強化設(shè)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(guān)系;
一、噴丸強化設(shè)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(fù)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(yīng)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(yīng)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(xué)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(yīng)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(yīng)小于內(nèi)外圓角半徑和溝槽寬度的一半。