歡迎來到派挺科技實業有限公司官網！ www.ptingcn.com
English
國家高新技術企業
全球超1000家用戶的應用實例
第三方權威機構檢測認證
全球招商專線：135-8686-7057
總機咨詢熱線：0574-86168681
國家高新技術企業
全球超1000家用戶的應用實例
第三方權威機構檢測認證
全球招商專線：135-8686-7057
總機咨詢熱線：0574-86168681
聯系方式
總部總機熱線：0574-86168681
全球招商專線：135-8686-7057
公司總部：浙江省寧波市慈溪濱海經濟開發區 金海北三路2號
北侖研發基地：浙江省寧波市北侖區小港街道姜家岙工業區21號
噴砂（丸）工藝：噴砂（丸）是一種機械式表面前處理方法，利用高速砂流的沖擊作用清理和粗化基體表面的過 程。采用壓縮空氣為動力，以形成高速噴射束將磨料（金剛砂、鐵砂、不銹鋼砂或各種形狀與材質 的磨料）高速噴射到工件表面，使工件表面的外表面形狀發生變化，由磨料對工件表面的沖擊、切 削和研磨，使工件的表面獲得一定的清潔度和不同的粗糙度，增大了工件表面積，使工件表面的機 械性能得到改善，同時也提高了工件的抗疲勞性，增加了工件后處理涂層之間的附著力，延長了涂 膜的耐久性，也有利于涂料的流平和裝飾性效果提升。 機械式表面前處理一噴砂（丸）、拋丸基礎原理: ※壓送式、虹吸式、液體噴砂（丸）以壓縮空氣為主要動力，產生磨料射流?！鶔佂枰噪姍C帶動葉片產生離心動力，產生磨料束流。 噴砂（丸）、拋丸工藝目的：1、使工件表面產生粗糙度：工件表面會因不同的磨料粒度產生不同值的糙粗度Ra,表面積會增大 通過粗糙度儀測量獲得Ra數值。2、使工件表面形成清潔度：去除了工件表面的雜質，銹，浮油、氧化皮，毛邊等。清理等級為： $2 1-3級通過1$08501-3標準對比圖片獲得等級值。以上2個工藝結果粗糙度Ra清潔度Sa主要服務工件涂裝（噴涂或電鍍等），涂膠前處理附著力之工藝要求，或工件表面裝飾性要求。3、噴丸強化：曲軸、航空齒輪、彈簧等零件通過噴丸強化是一個特殊的冷做加工過程，是通過彈丸 流不斷地沖擊金屬材料表層并使表層(0. 1~0. 8mm)材料發生循環塑性變形，從而形成變形強化的 過程。通過噴丸循環塑性變形，其材料的組織結構發生變化、亞晶粒極大細化，位錯密度增高，晶 格畸變增大；形成很高的宏觀參與應力，表面粗糙度和表面形貌也都發生變化。材料表層發生各種 變化，將明顯地提高材料的抗疲勞和應力腐蝕性能，使材料表面性能得到強化。影響噴砂工藝效果的因素：1、磨料：分為金屬磨料與非金屬磨料，不同的粒度、形狀、材質、硬度會產生不同的形狀的粗糙度 與切削力，產生不同的粗糙度值與清潔度值；2、空氣壓力與流量：壓力與流量越大，噴砂效率越高，越均勻；3、噴射角度與距離：吸入式噴射最佳距離150mm,壓入式噴射最佳距離300mm；理想角度為45度；4、噴射方式：壓入式/虹吸式/。同等耗氣量與噴嘴口徑，壓入式的效率大約是吸入式的1倍以上。輕工產品重工產品
從下面噴丸機與拋丸機的丸料循環流程圖，可以看出，噴丸機與拋丸機在設備配置上，共同具有噴丸室/拋丸室、零件運動系統、丸料回收系統、丸料分離系統、丸料存儲系統、環保除塵系統及電氣控制系統等基礎配置，不同之處在于：（1）動力輸出拋丸機通過拋丸器旋轉的機械離心力將丸料噴射在產品上；噴丸機通過壓力罐的空氣壓縮，使丸料快速噴射在產品上；（2）噴丸流量拋丸器具有一個葉輪、8片葉片、1個定向套、1個分丸輪，拋出的丸料流量可達150kg/min；噴丸機通過噴嘴噴出丸料，由于噴嘴口徑的限制，噴出的丸料流量僅可達15kg/min；(a)拋丸機丸料循環流程(b)噴丸機丸料循環流程（3）回收方式由于丸料流量的巨大差距，拋丸機通常采用推料螺旋和提升機結合的方式，將丸料快速回收；噴丸機根據產品及工藝的不同，還可采用適合于小流量，且回收更徹底的虹吸式風力回收的方式。（4）效率與成本噴丸機拋丸機丸料流量低高單次處理工件數量少多生產節拍慢快備件量少多綜合成本高低參數控制噴丸強度、噴丸位置精確控制噴丸位置無法精確控制單從成本與生產效率看，拋丸機具有優勢。（備注：以上結果僅基于噴丸機與拋丸機的比較）（5）應用領域拋丸機與噴丸機都應用于工程機械、風電、汽車、船舶等領域，但相比于拋丸機，噴丸機應用領域更廣，更適用于一些新興領域：● 航空航天業，發動機部件（葉片+葉輪盤）、飛機結構件、飛機蒙皮噴丸成型、飛機起落架等；● 醫療與人體植入物；● 機器人領域，柔輪等。
樣品齒輪由標準結構鋼18CrNiMo7制成，經過機械處理后，再使用三種常用的熱處理方法對此類零件進行進一步加工：滲碳（C）、氮化（N）和碳氮共滲（NC）。熱處理后，齒輪進行噴丸處理。我們選擇了冷噴丸和“熱”噴丸工藝，后者在高溫下進行?！盁帷眹娡杼幚淼哪康氖潜M可能地封閉表面上的微裂紋，并在盡可能深的表面獲得更好的齒輪微硬度。試驗過程中選用了兩種彈丸：S110和S330?；A噴丸處理后，某些樣品使用更細的彈丸Z150陶瓷珠進行再噴丸處理。加工完成后，對齒輪進行金相分析，以測量兩種不同荷載水平下齒輪的顯微硬度及其永久動態強度。一、噴丸工藝選擇以下彈丸進行噴丸處理：鋼丸S110、鋼丸S330和陶瓷丸Z150。后者用于再噴丸。通過調整噴嘴相對于齒輪的角度，我們獲得了齒根和齒頂的佳平衡強度。在180℃下對滲碳齒輪及在320℃下對氮化齒輪同時進行了高溫（HT）下的噴丸處理。然而，碳氮共滲齒輪沒有在高溫下加工，因為這會抵消之前熱處理的作用。二、噴丸強度我們決定針對不同的彈丸選擇不同的噴丸強度，并盡努力調整齒輪的齒根和齒面強度。冷噴丸和熱噴丸工藝的強度結果是相同的。下表顯示了齒輪各部分在不同彈丸處理后的強度值。不同彈丸下的噴丸強度 彈丸S110S230Z150齒輪零件齒面齒根齒面齒根齒面齒根強度007A007A017A014A011N011N三、測試和測量動態強度測試是在一臺專用機器上進行的，其中對齒面施加兩種不同的交變荷載。荷載頻率為15 Hz，力各不相同：第一轉34 kN，第二轉40 kN。測試期間齒輪夾持方式及荷載噴丸處理后，對每個熱處理和噴丸處理方法組合進行齒面顯微硬度測量。這有助于確定噴丸處理對齒面表面深度的影響以及“熱”噴丸處理的影響。還確定了使用更細的彈丸再噴丸的效果。滲碳齒輪隨深度變化的硬度分布（HT–熱噴丸）結果表明，傳統噴丸處理可使材料硬度相對于參考齒輪增加約80–100 HV。這種差異隨著與表面距離的增加而減小。從材料表面測量，作用深度為1–1.2 mm。另一方面，“熱”噴丸處理導致硬度降低約50 HV。對于碳氮共滲齒輪，噴丸處理可使材料硬度增加約100 HV，并且隨著與齒面距離的增加，這種影響減小。該工藝的效果滲透到材料中約0.3 mm深。對于氮化齒輪，檢測到相同的硬度增加模式。噴丸處理的效果僅滲透到齒輪齒面中 0.25 毫米深處。四、動態齒根強度試驗4.1 滲碳齒輪冷噴丸工藝對滲碳齒輪動態齒根強度的影響如下圖所示。冷噴丸處理對滲碳齒輪動態齒根強度的影響如圖中所示，除S110+Z150組合外的所有噴丸方法都會導致滲碳齒輪的動態齒根強度降低10–50%。在S110+Z150噴丸處理的情況下，與用作參考的滲碳齒輪相比，較高荷載水平下的齒根強度降低，但另一方面，這種處理表明在較低荷載水平下的抵抗力顯著提高，其中齒面可以承受 >300,000 次荷載載循環而不會斷裂。在“熱”噴丸處理的情況下，所有三種操作都會導致滲碳齒輪的動態齒根強度降低30–50%（下圖），使用鋼珠和陶瓷珠（HT-S110+Z150）的組合進行“熱”噴丸處理，再次成為接近參考滲碳齒輪的方法。熱噴丸對滲碳齒輪動態齒根強度的影響4.2 碳氮共滲齒輪對于碳氮共滲齒輪，使用S330和S110+Z150進行噴丸處理可提高齒根強度，尤其是使用鋼珠和陶瓷珠S110+Z150的組合。S110+Z150噴丸處理在兩種/應力/荷載/水平下都能使動態根部強度提高幾倍，而S330噴丸處理的動態根部強度提高約30%（下圖）。冷噴丸處理對碳氮共滲齒輪動態齒根強度的影響4.3 氮化齒輪對于氮化齒輪，所有冷噴丸處理對動態齒根強度都有積極影響。在使用鋼珠和陶瓷珠（S110+Z150和S330+Z150）組合的處理中觀察到的影響，其中后者的組合尤其顯著地提高了較低荷載下的動態根部強度?！盁帷眹娡杼幚硪蔡岣吡说X輪的動態齒根強度，主要是在較低的荷載水平下。提高幅度從30-40%到超過五倍。使用鋼和陶瓷珠 HT-S110+Z150 的組合再次實現了顯著的提高。冷噴丸處理對氮化齒輪動態齒根強度的影響“熱”噴丸強化對氮化齒輪動態齒根強度的影響五、結論● 噴丸處理增加了齒輪表層的硬度，這適用于所有三種熱處理方法。在經過 S330 和 S330+Z150 處理的齒輪中觀察到高硬度測量值，其次是 S110 和 S110+Z150。對于滲碳齒輪，“熱”噴丸降低了齒輪的表面硬度；然而，在氮化齒輪中，它確實增加了表面硬度，但程度低于冷噴丸處理?！?nbsp;齒輪動態齒根強度的比較表明，在滲碳齒輪中觀察到的強度高，其次是碳氮共滲齒輪，而氮化齒輪的動態強度僅為滲碳齒輪的十分之一。另一方面，對于滲碳齒輪，所有后續冷噴丸處理（S110+Z150除外）都會導致動態齒根強度降低多達50%。然而，S110+Z150處理已被證明可以在較低荷載水平下提供顯著改善的齒根強度，特別是因為齒面可以承受超過300000次荷載循環而不會斷裂。通過“熱”噴丸處理，動態根部強度降低了兩倍?！?nbsp;對于碳氮共滲齒輪，S110+Z150和S330噴丸處理工藝提高了齒根強度，特別是在使用鋼珠和陶瓷珠的組合時，已經觀察到了幾倍的提高。其他噴丸操作對齒輪的動態齒根強度有負面影響，其降低幅度高達35%?！?nbsp;相比之下，滲氮齒輪上的所有噴丸操作（冷噴丸和熱噴丸）都大大提高了齒輪的動態齒根強度。同樣，鋼珠處理的影響大，其次是陶瓷珠S110+Z150和S330+Z150?！?nbsp;根據結果，可以得出結論，處理選擇是使用鋼和陶瓷珠（S110+Z150）的冷噴丸處理組合，無論采用何種熱化學處理，都可以提高齒輪的動態齒根強度。另一方面，噴丸強化工藝對提高氮化齒輪齒根強度的影響大，而在滲碳和碳氮共滲齒輪的情況下，這種效果在很大程度上是負面的。這表明，熱處理或熱化學處理后的表面層越薄、越硬，噴丸處理過程取得的積極效果就越大。
一、結構組成部分目前，一臺成熟的拋丸機設備由七大機械系統和一套電氣控制系統組成，能夠用于不同類型零件的表面拋丸強化或者清理。其優勢在于，效率高，節拍快。設備配置七大機械系統拋丸室零件運動系統丸料回收系統丸料分離系統丸料存儲系統拋丸器環保除塵系統一套電氣控制系統電氣硬件部分/電氣軟件部分1.1 七大機械系統（1）拋丸室拋丸室采用PEENTECH獨有工藝技術制造，錳鋼結構外殼，整體焊接，內襯耐磨快接防護板，整機壽命提高，且易于維護。（2）零件運動系統針對零件的形狀、尺寸大小及重量，零件運動系統分為翻轉轉臺式、單轉臺式、吊掛運輸式、輥道/網帶/皮帶通過式、雙轉臺式。根據零件的工藝需求和生產節拍，選擇相應的零件運動系統。（3）丸料回收系統丸料回收系統主要用于拋丸過程中對丸料進行回收及循環利用，防止丸料堆積影響拋丸效果。由于拋丸過程中丸料流量很大，通常采用提升機系統+推料螺旋系統結合的方式進行丸料回收，這種方式丸料回收效率高。（4）丸料分離系統丸料分離系統用于對回收的丸料進行篩選，將不合格的丸料篩分出去，合格丸料進入拋丸室循環使用。通常，丸料分離系統包含一級分選、兩級分選以及三級分選。根據零件加工實際需要，可選配不同層級分選裝置。分離裝置一般包括：①風力分離器；②旋風分離器，用于回收碎丸料的丸塵分離，將細小粉塵送入除塵系統；③振動篩，選擇相應目數的篩網，精準分離丸料。（5）丸料存儲系統丸料存儲系統主要包括料倉，可配置自動加料系統，料位報警器等。（6）拋丸器PEENMASTER系列拋頭，結合PEENTECH設備自身特點，量身定制，具有極高動平衡性能，完美的丸料輸出效率，和方便的維護性。拋丸器組成：1個葉輪；8片葉片；1個定向套；1個分丸輪。（7）環保除塵系統根據相應環保標準，除塵系統分為干式除塵器和濕式除塵器。一般情況下，對于鋁鎂合金等易燃易爆材料，會選擇濕式除塵器（又稱為“水除塵器”），并配置防爆裝置。1.2 一套電氣控制系統電氣硬件部分，主要為電氣柜；電氣軟件部分，主要為電氣操作界面，根據客戶需求進行設置，主要分為“主機監控”，“拋丸監控”，“參數設置”，“參數庫”，“維護提示”，“易損件提示”，“報警提示”及“技術支持”等。二、丸料循環流程/拋丸工作原理上圖示例性地說明了丸料在拋丸機內的循環過程（即拋丸機的工作原理），該臺拋丸機為恩太LEAP經典機型-翻轉轉臺式拋丸機的結構，可見，丸料循環流程為：（1）丸料通過拋丸器，拋射到工件表面，大部分直接掉落至拋丸室底部，而破碎的微小粉塵通過除塵風機吸入除塵器中；（2）底部推料螺旋將丸料輸送至提升機；（3）提升機將丸料提升至頂部分選器，丸料經過分選，分選后合格的丸料進入料倉，料倉旁路一支丸料管道到振動篩；（4）振動篩將過大和過小的丸料篩選進入廢料斗，合格丸料進入推料螺旋；（5）以此循環。三、應用領域拋丸機，目前應用領域涵蓋：（1）風電領域，風電齒輪等；（2）汽車領域，變速箱部件（齒輪類）、懸掛部件（扭力梁+螺旋彈簧）、后橋齒輪箱等；（3）船舶領域，發動機連桿、曲軸等；（4）工程機械，挖機支重輪輪體、重型齒輪、閥體、缸體等；
一、結構組成部分目前，一臺成熟的噴丸機設備由八大機械系統和一套電氣控制系統組成，能夠用于復雜零件的表面噴丸強化或者清理。設備配置八大機械系統噴丸室零件運動系統噴槍運動系統丸料回收系統丸料分離系統丸料存儲系統噴丸發生系統環保除塵系統一套電氣控制系統電氣硬件部分/電氣軟件部分1.1 八大機械系統（1）噴丸室噴丸室采用PEENTECH獨有工藝技術，鋼結構打造，噴丸室內整體貼有橡膠防護層，防止丸料濺射損傷，噴丸正射區在橡膠層外另外掛有錳鋼護板，提高室體壽命。（2）零件運動系統針對零件的形狀、尺寸大小及重量，零件運動系統根據上料方式分為移動臺車式、工裝吊掛輸送式、機器人上料、人工上料等，及根據噴丸過程中零件運動方式分為行星轉臺式、搖籃式等。（3）噴槍運動系統現階段噴槍運動系統主要分為：六軸機器人自動化；單軸機械手臂（Z軸行程可調節，噴嘴方向可調）；噴嘴固定式；手持噴槍式等等。（4）丸料回收系統（彈丸回收系統）丸料回收系統主要用于噴丸過程中對丸料進行回收及循環利用，防止丸料堆積影響噴丸效果。目前丸料回收系統主要包括風力回收（丸料顆粒較?。?，及螺旋+提升機結合式回收（回收效率高）。（5）丸料分離系統丸料分離系統用于對回收的丸料進行篩選，將不合格的丸料篩分出去，合格丸料進入料倉。通常，根據工藝需求，會在分選器、丸料陷阱等基礎上，選配振動篩（或旁路振動篩）提高丸料過濾。（6）丸料存儲系統丸料存儲系統主要包括料倉，可配置自動加料系統，料位報警器等。（7）噴丸發生系統一般情況下，噴丸發生系統配置壓力罐，用于噴丸強化；而噴丸清理通常不配置壓力罐，使用氣動噴砂。（8）環保除塵系統根據相應環保標準，除塵系統分為干式除塵器和濕式除塵器。一般情況下，對于鋁鎂合金等易燃易爆材料，會選擇濕式除塵器（又稱為“水除塵器”），并配置防爆裝置。1.2 一套電氣控制系統電氣硬件部分，主要為電氣柜；電氣軟件部分，主要為電氣操作界面，根據客戶需求進行設置，主要分為“主機監控”，“噴丸監控”，“參數設置”，“參數庫”，“維護提示”，“易損件提示”，“報警提示”及“技術支持”等。二、丸料循環流程/噴丸工作原理上圖示例性地說明了丸料在噴丸機內的循環過程（即噴丸機的工作原理），該臺噴丸機為恩太LEAP經典機型-翻轉轉臺式噴丸機的結構，可見，丸料循環流程為：（1）丸料撞擊零件后，大部分直接掉落至噴丸室底部，而破碎的微小粉塵通過除塵風機吸入除塵器中；（2）底部螺旋葉片將丸料推動至提升機（自動加料斗將丸料添加至螺旋構件中進行循環）；（3）提升機加丸料提升至頂部分選器，而后進入振動篩；（4）振動篩將過大和過小的丸料篩選進入廢料斗，合格丸料進入料倉；（5）料倉內丸料通過壓力罐（噴丸發生系統）進入噴槍。三、應用領域噴丸機，目前應用領域涵蓋：（1）航空航天業，發動機部件（葉片+葉輪盤）、飛機結構件、飛機蒙皮噴丸成型、飛機起落架等；（2）風電領域，風電齒輪等；（3）汽車領域，發動機部件（曲輪軸+連桿+凸輪軸+氣門彈簧）、變速箱部件（齒輪類）、懸掛部件（扭力梁+穩定桿+螺旋彈簧）、后橋齒輪箱等；（4）船舶領域，殼體焊縫，發動機連桿、曲軸等；（5）工程機械，挖機支重輪輪體、重型齒輪、閥體、缸體等；（6）醫療與人體植入物；（7）機器人領域，柔輪等。
引言本文介紹了噴丸優化研究的初步結果，該研究的最終目的是改進噴丸工藝和板簧的耐久性。該項目尚未完成，但已經有了寶貴的經驗教訓，本文將重點介紹這些經驗教訓。板簧材料為AISI 5160鋼，名義上為1%Cr，0.6%C鋼，通常用于彈簧。在噴丸前的制造過程中，對鋼進行淬火和回火，以達到380-420 BHN范圍內的硬度。按照制造商的慣例，彈簧片張緊面的噴丸處理是制造順序的最后一步。作為質量控制措施，制造商的做法是對從生產運行中取樣的單批板簧進行疲勞壽命試驗。本研究的基本動機是確定影響疲勞壽命結果的因素，并著眼于可能提高彈簧性能的潛在工藝改進。這完全是由制造商主動提出的，因為沒有任何產品線出現現場故障問題的報告跡象?，F有噴丸工藝的特征拋丸機以6-7C的阿爾門強度，使用中等硬度S390鑄鋼丸，對彈簧片的張緊面進行噴丸處理，達到噴丸設備一次循環所達到的最小完全（100%）覆蓋率。根據作者的觀察，阿爾門飽和是在第一次循環內達到。多次噴丸后，未觀察到阿爾門弧高度增加。通過使用10倍放大鏡進行現場直接觀察/檢查，并隨后通過更大放大倍數的顯微鏡觀察進行驗證，在一個過程中，彈簧葉片也實現了完全覆蓋。拋丸速度和傳送帶速度不可變，因此，在該過程中是固定的。制造商既沒有用于控制彈丸尺寸的篩選器，也沒有用于控制彈丸形狀的螺旋滑塊等設備。彈丸維護實踐僅包括每隔一段時間添加新彈丸，以補償噴丸過程中彈丸的破碎損失。從過程彈丸的外觀可以明顯看出，缺乏彈丸維護，這可以通過肉眼觀察到的顆粒大小和形狀的變化來證明。根據AMS-S-13165的要求，通過標準篩RoTap測試和顯微鏡分析，來確定制造商現場使用的以及現有新彈丸的顆粒大小分布。下表列出了使用中及新彈丸的RoTap篩選結果。結果與AMS-S-13165要求之間的差異以紅色突出顯示?？梢钥闯?，新彈丸的尺寸分布符合要求，14目篩網上保留的粗顆粒數量略多。另外，尺寸分布在要求范圍內。另一方面，過程彈丸顯示出明顯的細彈丸顆粒偏差。代表性彈丸樣品的照片（放大10倍）如圖1的插圖所示。不僅過程彈丸中存在過多的細顆粒，其中很大一部分顯然是顆粒破裂的結果。如前所述，新彈丸中有可接受數量的差異顆粒，而過程彈丸中有過多數量的差異顆粒。從這一證據中很容易推斷出，由于缺乏篩選器和/或形狀控制裝置，使得差異彈丸和劣化彈丸得以保留，在工藝中繼續使用。用過程彈丸噴丸后的樣品表面紋理比使用新彈丸噴丸后的樣品表面紋理更不規則。新彈丸噴丸表面比過程彈丸噴丸表面具有更多規則形狀和光滑的沖擊壓痕。表面紋理的差異很容易被解釋為是由于插圖中突出顯示的顆粒尺寸分布和差異顆粒數量的不同造成的。不僅表面外觀不同，疲勞試驗后，使用過程彈丸噴丸的樣品在主斷口附近有許多二次裂紋（圖1中的紅色箭頭）。經新彈丸噴丸處理的樣品除主疲勞裂紋外，無其他裂紋。對于采用新彈丸噴丸的樣品，疲勞壽命也有大約50%的差異。大量二次疲勞裂紋通常表示存在相對較高的循環應力或表面損傷。從邏輯上講，在本案例中，這是過程彈丸的表面損傷問題，因為新彈丸在噴丸后不會產生二次裂紋。兩個樣品在相同的負載條件下進行測試。圖1：過程彈丸（左）和新彈丸（右）噴丸后的表面。插圖顯示彈丸樣品。紅點表示形狀不同的顆粒。圖2：噴丸表面的微重疊和微裂紋（左SEM照片）以及與微裂紋相關的疲勞起源（右SEM照片）圖3：金相截面圖，顯示噴丸表面微重疊（左圖）和微裂紋（右圖）產生的疲勞裂紋通過疲勞起源區域的掃描電子顯微鏡觀察和金相切片揭示了過程彈丸噴丸后的表面損傷的進一步證據。如圖2和圖3所示，疲勞起源與噴丸表面上的微重疊和微裂紋有關。在使用新彈丸噴丸的樣品表面上產生的疲勞裂紋未顯示出與類似缺陷相關的證據。下一節將進一步討論疲勞行為。維護不佳的過程彈丸會降低疲勞壽命的其他證據體現在表面層中產生的殘余應力上。圖4顯示了通過X射線衍射分析從過程彈丸及新彈丸噴丸后的樣品中獲得的殘余應力深度分布。很容易看出，過程彈丸噴丸后的樣品表面和近表面的壓應力大小遠小于新彈丸噴丸后的樣品，深度約為表面下0.015英寸。由于峰值寬度-深度分布的相似性，推斷過程彈丸中較大尺寸的顆粒在產生深層殘余應力方面占主導地位，而較細和變形的顆粒在誘發表面損傷方面占主導地位，導致疲勞壽命降低。疲勞壽命分析作者分析了彈簧制造商2006年和2007年迄今為止的所有疲勞壽命結果。如前所述，作者對2006年的一些樣品進行了檢查，發現在使用維護較差彈丸與新彈丸噴丸后的樣品中，存在更多表面微重疊和其他噴丸表面損傷的證據。由此推斷，用過程彈丸噴丸后的樣品中，表面損傷的發生率較高，這是觀察到的較低疲勞壽命的原因。此外，作者懷疑噴丸強度和覆蓋率過大也可能導致低疲勞壽命。因此，在外部源下以較低強度（12A）和受控覆蓋率對一些樣品進行噴丸處理。這些樣本的壽命結果確實比2006年樣本的壽命結果要大，但改善的幅度卻小得令人失望。更令人失望的是，2007年噴丸和測試的樣品顯示出比在良好控制條件下噴丸的樣品稍長的疲勞壽命。從可用疲勞壽命結果的觀察有助于解釋在其他方面難以合理化和令人失望的疲勞結果。樣品之間的硬度存在差異，這些差異導致壽命不同，如圖5所示的趨勢所示。隨著硬度的增加，觀察到的壽命更長。這種趨勢只能部分解釋樣品之間的壽命差異；然而，這種影響對基于表面條件差異的結果解釋產生了混淆影響?？梢詫Y果進行基于硬度的歸一化，以改進壽命比較；然而，這被認為是徒勞的，因為存在更大的混淆影響。這不是那么容易解決的。當前調查中的樣品在相當高的應力水平下進行了測試，因此，壽命差異在正常疲勞分散的“泥漿”中被掩蓋，至少是疲勞壽命的兩倍或更多。圖6所示板簧的歷史疲勞S-N曲線（參見對圖標題中的參考）用于說明這種影響。作者在此圖上放置了紅色虛線圓圈，以表示當前調查的測試結果?？梢钥闯?，當前結果的區域在于S-N行為的收斂區域。由此得出的一個非常重要的推論是，除非測試了統計上大量的樣品，否則通常預期的疲勞壽命分散（系數2-5）不可能允許在表面處理之間進行區分。當然，目前測試的每種情況下的一兩個樣品并不代表統計上的大量數據。另一種測試方法是在較低的應力水平下進行測試，在較低的應力水平下，疲勞壽命的較大差異可能會導致表面處理之間的差異。在本次調查范圍內，無論是對大量樣品進行測試，還是在低得多的應力水平下進行測試，在經濟上都不可行。試驗裝置的固定循環試驗頻率為0.5 Hz。因此，測試（包括設置）的典型持續時間約為一天。無論是在這段時間內進行大量此類試驗，還是在較低的壓力水平下進行試驗，以獲得十倍的壽命，都被認為在經濟上不可行。因此，放棄了試圖通過疲勞壽命試驗結果來優化噴丸參數的想法?？赡懿捎脴悠窚y試而非組件測試方法，但在調查的限制范圍內，這在經濟上也是不可行的。噴丸參數研究進一步研究了噴丸強度、覆蓋率和彈丸尺寸對板簧材料壓縮殘余應力大小和表面粗糙度的影響。下表顯示了所選參數的組合和值。表面粗糙度數據匯總在圖7中，該圖為所用各種強度和彈丸尺寸的表面粗糙度與覆蓋率的曲線圖。數據顯示，對于給定強度和彈丸尺寸（即，表面粗糙度），隨著覆蓋率的增加，覆蓋率從80%增加到100%到200%，表面粗糙度通常會出現輕微下降的趨勢。顯然，許多位置不斷增加的重復撞擊次數有助于“壓平”表面細節，盡管對粗糙度的影響被認為是適度的。在給定強度下，彈丸尺寸對粗糙度的影響與預期相反。對于給定的強度，根據物理要求，較小的顆粒必須產生較深的壓痕，才能與較大的顆粒產生相同的強度，從而產生相同的效果，因此從邏輯上講，可以期望更大的粗糙度。黃色和深藍色曲線（代表幾乎相同強度（9.6和10.4A））的位置之間的比較表明，較小的彈丸（S330）產生的表面比較大的彈丸（S460）產生的表面更平滑。同樣，代表幾乎相同強度（5.6和5.9C）的亮藍色和紫色曲線的比較再次表明，較小的彈丸（S330）比較大的彈丸（S550）產生的粗糙度小得多。奇怪的是，與較大或較小的彈丸（某些情況下為混合彈丸）相比，強度相當（6.5C）的中等大小彈丸（S460）產生的粗糙度更低。不論彈丸大小，強度的影響也是參差不齊。在這里，也許并不奇怪，對于較大強度之一（5.9C，紫色曲線），經歷了最大粗糙度，然而令人驚訝的是，中等強度（13A，棕色曲線）的粗糙度最小。作者向讀者保證，此處展示的噴丸試驗是在計算機監控和控制條件下非常仔細地進行的，并得到了適當的阿爾門飽和度和覆蓋率測定以及純彈丸的支持。在大多數情況下，噴丸產生的表面殘余應力的大小比表面粗糙度更重要，或者，如果必須降低粗糙度，可能需要少量去除噴丸后的金屬。事實上，這種材料去除也可能去除噴丸引起的微重疊，并提高疲勞性能。因此，如果要在殘余應力與粗糙度之間進行選擇，則應選擇產生最大殘余應力的噴丸處理，然后在必要時依靠適當的噴丸后表面處理來實現所需的表面光潔度。如圖8總結了由噴丸試驗產生的表面殘余應力。雖然并非在所有情況下都清晰可見，但較低強度的噴丸有利于獲得較大的表面殘余應力。有趣的是，使用參數，13A強度和S550彈丸進行噴丸時，殘余應力的大小最佳，這也產生了最低的表面粗糙度。彈丸尺寸的影響通常是混合的，而幾乎所有情況下的覆蓋效果都顯示出隨著覆蓋率的增加，殘余應力大小有適度的改善趨勢。摘要和建議這項研究表明，通過原始工藝噴丸的板簧的疲勞試驗壽命主要由噴丸缺陷（即微重疊和微裂紋）引起的疲勞裂紋萌生決定。這些缺陷主要是由于使用維護較差的彈丸進行噴丸，該彈丸含有大量破碎和亞尺寸顆粒。制造商的疲勞壽命結果似乎受到材料硬度的影響，因此正常生產范圍內的硬度越大，疲勞壽命越長。此外，有關板簧疲勞的歷史數據還表明，疲勞試驗制度處于一個無法很好區分過程對疲勞壽命影響的水平。經濟因素阻止了后一個問題的糾正，并且還沒有進行進一步的疲勞測試。進行了額外的噴丸試驗以研究彈丸尺寸、噴丸強度和覆蓋率對表面粗糙度和表面殘余應力的影響。結果表明，所研究范圍內的中等強度，以及在所研究的范圍內更大的覆蓋率更有利于粗糙度和殘余應力大小，盡管覆蓋率的影響不大。彈丸尺寸對所研究范圍的影響是混合的。根據本次研究結果向板簧制造商提出的工藝改進建議如下：? 獲得用于彈丸維護的在線篩分功能，或切換到不銹鋼絲切丸以大大減少彈丸顆粒破損。? 將噴丸強度從 6-7C 稍微降低到 12-14A。這也應該有助于減少彈丸破損。? 更改彈丸流速和/或傳送帶速度以確保覆蓋率在 100-200% 范圍內。板簧制造商實施了多項更改，包括使用不銹鋼絲切丸，將平均彈簧硬度提高，并在拋頭上添加速度控制器。隨著時間的推移進一步疲勞測試有望證明壽命益處。
浙公網安備 33020602000372號
技術支持：勇冠網絡
流量統計：你是本站第 901447 位訪客！
外貿分站
企業分站
站點地圖
RSS
XML
