噴丸標準的制定
噴丸標準制定的合適與否取決于客戶或噴丸工藝執(zhí)行者對于噴丸知識的了解程度。如果噴丸工藝執(zhí)行者僅為一個人,那么該執(zhí)行者必須承擔的責任是對噴丸的基本知識都要了解。如果噴丸工藝執(zhí)行者是一個團隊,包括設計工程師,工藝工程師,電腦專家,在噴丸車間經(jīng)過培訓的員工,等等。那么零件所包含的復雜性和價值需要合適的噴丸工藝進行支撐。
在本文中羅列出噴丸的幾個基本要素,并結(jié)合噴丸標準制定的復雜性進行介紹。以下是噴丸的三大要素:
1.噴丸丸料
2.噴丸強度
3.噴丸覆蓋率
1噴丸
丸料
目前應用最廣的丸料是鑄鐵丸、鑄鋼丸、鋼絲切割丸、玻璃丸、陶瓷丸和不銹鋼丸。他們都具有以下共同的特征:近球形,高硬度,較好的一致性以及合理的成本。
丸料的選擇通常根據(jù)零件的材料來進行選擇。鐵素體鋼鐵材料的零件通常用鑄鐵丸、鑄鋼丸或鈍化后的鋼絲切割丸來進行噴丸,因為以上所述的材料都是鐵素體。如果對不銹鋼的零件使用鐵素體的丸料進行噴丸,零件將會有電化學腐蝕的危險。不同的金屬和合金的電極電位不同,當兩種或兩種以上的金屬一起接觸時,那么一種金屬將會是陰極,另外一種金屬將會是陽極。鋁合金金屬零件的硬度較小,通常需要玻璃丸或陶瓷丸進行噴丸,同時也可以避免發(fā)生電化學腐蝕的問題。
對于丸料的質(zhì)量和尺寸的過程控制有嚴格的規(guī)范進行規(guī)定。使用中的丸料由于不斷地發(fā)生撞擊而導致磨損和形狀發(fā)生改變,丸料狀態(tài)會發(fā)生惡化的現(xiàn)象。噴丸后零件的殘余應力與丸料的尺寸有直接的聯(lián)系,因此需要在設備上安裝振動篩來控制丸料的尺寸。丸料直徑的尺寸范圍為0.2mm~3.4mm,大多數(shù)情況下噴丸丸料的直徑均在1.0mm以下。
噴丸標準制定者需要決定丸料的尺寸和類型。
2噴丸強度
噴丸強度的標準制定對于零件來講是至關(guān)重要的。需要標準制定者規(guī)定噴丸強度上下限,例如0.20~0.26mmA。之所以噴丸強度是一個范圍,是因為噴丸強度很難精確控制到一個值。噴丸強度的最優(yōu)選擇需要大量的試驗,包括材料的類型,載荷的類型,零件的厚度等等,所以噴丸強度的選擇需要慎重考慮。
丸料束流垂直對零件表面的噴丸強度大于非垂直的情況。噴丸標準制定者經(jīng)常規(guī)定其所需的噴丸強度在制定位置必須進行測試,該位置需安裝角度合適的阿爾門試塊(阿爾門試片固定器)。對于這些指定位置,噴丸束流的強化效果一定要達到。
噴丸后在零件表面形成的“神奇”的殘余壓應力硬化層最高可達1mm的厚度。有相關(guān)的圖表描述噴丸強度以及零件材料與殘余壓應力硬化層的厚度的關(guān)系。這里給出一個比較粗的公式:殘余壓應力硬化層的厚度是A型噴丸強度的2/3。
對于零件噴丸強度的制定以及優(yōu)化是非常復雜的,因其受到許多因素的影響。早在1958年,F(xiàn)uchs建議對于一般的應用情況,噴丸強度0.25~0.35mmA(0.010~0.014英寸A)是合適的。他同時指出零件厚度、零件材料、零件噴丸前的表面狀態(tài)(是否存在裂紋和凹痕)等等也是噴丸后零件的疲勞壽命的諸多因素。這說明了噴丸強度的優(yōu)化工作需要進行全面的考慮,即便是考慮了許多相關(guān)的因素,也不一定就能確定該噴丸工藝是否真的就能提高零件的壽命,需要大量的實際試驗進行驗證。
3噴丸覆蓋率
噴丸標準制定者必須規(guī)定零件噴丸的覆蓋率。如果要找出零件的最佳覆蓋率是多少,只能進行大量的試驗,沒有其它更好的方法。目前關(guān)于覆蓋率是多少比較合適分為兩個派別,一種派別的觀點是覆蓋率越高越好,由此而產(chǎn)生了一些比較模糊的覆蓋率的要求,比如300%的覆蓋率要求(其實就是“100%”覆蓋率噴丸時間的3倍)。另外一種派別認為大多數(shù)應用的最優(yōu)的覆蓋率不會超過“100%”。
目前大家公認當覆蓋率高于98%以后很難再去測量覆蓋率到底是多少,因此目前一致接受的觀點就是稍微小于100%的覆蓋率被認為是“完全覆蓋率”。
討論與結(jié)論
本篇文章給出了噴丸的大致介紹,特別是對噴丸標準制定者必須制定的幾個噴丸參數(shù)做了介紹。本篇文章也做了必要地一些簡化在本篇文章不做過多的介紹,現(xiàn)在有大量的文獻介紹參數(shù)的變化對噴丸的影響相關(guān)的理論和實際的應用。
噴丸普遍應用在大多數(shù)的金屬零件中,主要目的是解決零件的過早疲勞失效的問題。同時再強調(diào)一下,目前有大量的文獻介紹噴丸提高零件疲勞壽命相關(guān)的內(nèi)容。作為一個“附加”的表面處理工藝,與改變零件尺寸和改變零件材料相比,噴丸是一種更為經(jīng)濟可行的方法。
