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简述不同材料零件的喷丸强化

发布: 2009-12-30 14:46 | 作者: liangshi | 查看: 58次


由抛丸/喷丸强化引入的残余压应力是最终拉应力强度的一个百分比,该比率随着零件材料本身强度/硬度增加而增加。高强度/硬度的金属更脆,且对表面缺陷更敏感。对其进行抛丸/喷丸强化,能让这些高强度金属可以应用在易发生疲劳的工作条件下。飞机起落架通常设计的疲劳强度为300 ksi (2068 MPa),结合抛丸/喷丸强化。

  没经过抛丸/喷丸强化的,机加工后的钢制零件在硬度为30 HRC.左右能取得最佳的疲劳属性。如材料强度/硬度超过这个水平,其疲劳强度会由于对表面缺口的敏感性和脆性增加而降低。通过导入的压应力,疲劳强度与增加的强度/硬度成比率提高。当材料硬度为52 HRC,强化后的疲劳强度可达144 ksi (993 MPa),比未经过强化的同样材料抗疲劳强度增加了2倍多。

  利用抛丸/喷丸强化改善高强度/硬度零件的典型应用包括对扳手和冲击工具等。此外,表面的浅刮痕对于经过抛丸/喷丸强化的高强度钢的疲劳强度影响不大,而对于未经强化的则破坏性很大。

  渗碳钢

  渗碳和渗氮都是热处理过程,能让钢表面具有非常高的硬度。通常在55~62 HRC。渗碳钢强化的好处在于:

  在~200 ksi (1379 MPa)或更高的高应力水平下,能提供卓越的疲劳属性减少表面晶格间因氧化而造成渗碳异常情况

  对于完全渗碳和渗氮处理过的零件,要取得最佳的抗疲劳属性,建议使用硬度为55-62 HRC的丸料。

  脱碳钢

  脱碳是在热处理过程,铁合金表面碳含量减少。脱碳会降低高强度钢(240 ksi, 1650 MPa或以上)的疲劳强度70-80%;能降低低强度钢(2140-150 ksi, 965-1030 MPa)的疲劳强度45-55%。脱碳对于疲劳属性的破坏力与脱碳层深度并无特别的关系。脱碳层在0.003英寸深度,其破坏力与0.030英寸深度是一样的。

  强化工艺被证实为一种有效的方法,能恢复大部分由于脱碳过程损失的疲劳强度。因为多数零件的脱碳层不容易确定,所以当怀疑零件有脱碳情况时,建议对其进行强化处理以确保零件完好的抗疲劳属性。如果一个高硬度(58+ HRC)齿轮在强化后,表面呈现异常的严重凹陷,这可能被怀疑有脱碳存在。脱碳还经常伴有残余奥氏体的不良冶金状态。通过冷加工的抛丸/喷丸强化,能减少残余奥氏体百分比。

  奥贝球铁

  改善过的奥贝球铁在一些工程领域,能替代铸钢、铸件、焊接件。它具有优良强重比和耐磨性。奥贝球铁在某些高强度应用条件下,也能取代铝,它的密度是铝的2.5倍,而强度则是铝的3倍以上。通过抛丸/喷丸强化,该材料的弯曲疲劳强度还能提高75%。某些等级的奥贝球铁经强化后,能媲比用于齿轮制造的渗碳钢。

谁使用喷/抛丸强化工艺?

  目前,喷/抛丸强化工艺已广泛应用于汽车工业。任何凡是在交变载荷下运转的,受到循环应力作用的金属零部件都需要依靠喷/抛丸强化工艺来提高零部件疲劳寿命。

  在汽车制造业,喷/抛丸强化主要用于螺旋弹簧、板簧、扭杆、齿轮、传动元件、轴承、凸轮轴、曲轴、连杆等关键零件的强化处理。

  现代喷/抛丸强化设备必须满足以下要求:

  同步监测工艺参数

  具有储存和复制操作程序的功能

  自我诊断式维护,能侦测到磨损和破损

  容易接近所有零件,便于维护

  通用的操作原理,可适应不同客户的要求

  完全可编程控制

  恒定的覆盖率

  稳定、可重复得到的产品性能

  低噪音和低粉尘释放

  强化参数

  以下强化参数的密切监控是很重要的:

  喷射角度

  强化时间和压力

  喷嘴追踪速度(喷丸强化)

  抛头转速(抛丸强化)

  工件转速或输送速度

  丸料形状和尺寸

  丸流量
 

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