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数控喷砂强化设备 齿轮强化

作者: admin 來源:本站 时间:2019-04-20 10:29

噴丸強化是一個冷處理過程,即無數個小圓形鋼丸連續捶打零件表面,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。爲形成凹陷,金屬表層必定會産生拉伸。表層下,壓縮的晶粒試圖將表面恢複到原來形狀,從而産生一個高度壓縮力作用下的半球。無數凹陷重疊形成均勻的殘余壓應力層。
 

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産生塑性循環應變層,由此導致該層的顯微組織發生有利的變化並使表層引入殘余壓應力場,表層的顯微組織和殘余壓應力場是提高金屬零件的疲勞斷裂和應力腐蝕(含氫脆)斷裂抗力的兩個強化因素,其結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,與現存的加工工藝比較,噴丸強化工藝一躍而成爲佼佼者,自問世以來立刻引起工業發達國家機器制造業的極大關注,並獲得了廣泛的發展應用。

可以想象,在一個壓應力區域,裂紋是難以形成或延展。由于幾乎所有的疲勞和應力腐蝕失效都發生在零件表面或靠近表面的地方,因而通過噴丸強化導入壓應力可顯著地延長零件壽命。強化産生的殘余壓應力強度必須達到該零件材料的拉力強度一半。

很多金属疲劳失效的元凶是拉应力。这些拉应力产生是由于外部施加的交变载荷或生产过程如焊接、研磨、机加工形成的残余应力。拉应力试图将零件表面拉伸或拉 扯,最终导致裂纹的产生。而压应力挤压表层处的晶粒,使该区域的晶粒结构夯实、紧固地结合在一起,从而极大地延缓疲劳裂纹的形成。压应力层下,细纹延展缓 慢,因此增加压应力层深度,能有效抑制裂纹发生和发展。

應用領域

航空工業
航空工業对其零件有很高的要求,不但要求零件材料轻,而且要求它们能够在极其恶劣的环境下承受极端的载荷。借助于保护零件表面免遭外部破坏以及延长疲劳寿命,千赢AGgame官网的表面处理可以改善零件的整体性能。
航空工業使用的绝大多数零件,包括飞机骨架、机翼、发动机、起落架、驱动装置、或传动零件(齿轮),均采用喷丸/抛丸处理技术满足其材料的性能指标。

 

汽車工業
汽車工業对材料的要求是成本低, 并能够在高的交变负载下保持良好性能。借助保护表面免遭运行时循环负载的损坏,表面处理能够改善零件的性能。
汽車工業绝大多数所使用的金属材料,包括发动机(曲轴\连杆)、悬挂机构、汽车A/B柱、传动零件(齿轮\连杆),均采用喷丸/抛丸处理技术满足其材料的性能指标。

 

機車工業
高鐵工業對材料的硬度、耐磨性及抗疲勞性的要求也很高,並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負載的損壞,表面處理能夠改善零件的性能。
機車工業绝大多数所使用的金属材料,包括发动机(曲轴\连杆)、悬挂牵引机构、传动零件(齿轮\齿轮轴),均采用喷丸/抛丸处理技术满足其材料的性能指标。

 

電力能源工業
在電力工業中,噴丸技術可以提高蒸汽,燃氣渦輪機,如輪盤、末級葉片,輔助零件及設備的性能,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鍵結構的抗載能力,如超臨界電站小管徑不鏽鋼管內壁噴丸強化;汽車車橋中螺旋主被動錐齒輪超載台架試驗也得到證明。

 

其他領域
噴丸強化技術還應用于工程機械(活塞/釺頭)、采礦機械、石油化工天然氣、城市供氣供熱、醫療設備、海洋工程與海上石油開采、大型和特殊性能船舶與艦艇、電站設備、節能環保等領域。

 

噴丸強化三要素

 

噴丸強化三要素分为:1、喷丸强化设备及其附件,2、介质:各种类型的弹丸,3、工艺:喷丸强化参数、与疲劳强度的关系;

一、噴丸強化設備:(1)氣力式噴丸機適合零件品種繁多且每種産品産量較低和零件品種雖少但形狀複雜;

(2)機械離心力噴丸機適合零件品種少而每種的産量大和零件尺寸較大且形狀簡單。

 

二、噴丸介質:噴丸強化用的彈丸通常有以下幾種:鑄鐵丸、鑄鋼丸、不鏽鋼丸、鋼絲切丸、玻璃丸、陶瓷丸、鎳基合金彈丸等。

彈丸質量要求

1、噴丸用的彈丸幾何形狀應是球形,切忌帶尖棱角。此外,爲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、噴丸機內循環使用的彈丸總量,其中符合實際尺寸的彈丸重量應占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、有色金屬及不鏽鋼零件推薦選用玻璃彈丸或不鏽鋼彈丸。如用鑄鐵、鑄鋼或鋼彈丸,則噴丸後立即清洗,以便防止零件表面産生點化學腐蝕。

3、对表面光度及形位公差严格要求(或非配合表面)的大型零件,可采用较大尺寸的弹丸以获得较高的喷丸强度;对表面光度要求较高的零件(包括配合表面),应采用较小尺寸的弹丸。这样,在获得规定喷丸强度的同时,也能达到规定的光度要求; 带有内外圆角、沟槽的零件,弹丸直径应小于内外圆角半径和沟槽宽度的一半。

 

三、噴丸強化工藝參數:

 

影響噴丸強化工藝參數:彈丸材料、彈丸尺寸、彈丸硬度、彈丸速度、彈丸流量、噴射角度、噴射時間、離心輪至零件表面的距離。

強度控制

噴丸強化強度代表的是丸流噴打産生的能量。它是強化工藝中一個非常重要的參數指標,是確保強化生産可重複性的關鍵因素。丸流噴射在零件表面所産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測量,阿爾門試片是由一片標准的SAE1070彈簧鋼,對其一面進行抛/抛丸/噴丸強化,由此在其表面産生的殘余壓應力會讓該試片向被強化的一面彎曲或弧形凸起。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複性的。

覆蓋率

要取得高质量的强化结果,必须确保达到完全强化覆蓋率要求。覆蓋率测量的是零件表面被丸流喷打形成小凹痕覆盖的面积。覆蓋率不可低于98%,因为如不达到100%,应力腐蚀和疲劳裂纹就会在未被强化到,未被导入残余压应力的地方发生并衍展开,最后仍有可能导致零件的断裂失效。

如果要求的覆蓋率超过100%(如150%,200%),那就要求强化时间成比率的增加。例如,要对到200%覆蓋率,强化时间将是100%覆蓋率强化时间的2倍。


工作形式 四工位翻轉轉台
噴槍 4支/8mm文丘裏噴嘴 可按要求設計
噴丸流量 0-15kg/min(每支噴槍) 電磁流量控制系統
噴丸壓力 0-6bar 壓縮空氣閉環控制系統
機械手臂 Z軸/最大行程600mm 上下運動
壓縮空氣消耗量 Max.20Nm³/min 当噴槍数量为2支时
總裝功率 Approx.6kw
適合介質 0.2-1.6mm鋼絲切丸 或者鑄鋼丸
零件最大直徑/高度/重量 600mm/500mm/50kg

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