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履带式抛丸清理机在钛合金喷丸强化工程中的使用

文章作者:双齐机械   发布时间:2017-01-30
履带式抛丸清理机喷丸是金属材料表面改性重要而经济的手段之一。作为一种重要金属材料,钛合金应用领域持续扩大,喷丸在钛合金中的应用也在不断深入。

表面改性日益成为金属加工领域人们的一种自觉意识,一方面它可以在不改变材料、尺寸及重量前提下金属材料使用性能;另一方面在金属零构件使用性能的前提下,它可以减小结构尺寸、降低结构重量甚至材料等级等。
  履带式抛丸清理机喷丸是金属材料表面改性重要而经济的手段之一。作为一种重要金属材料,钛合金应用领域持续扩大,喷丸在钛合金中的应用也在不断深入。随着新材料、新结构的一再推出,有关钛合金零构喷丸的新的情况和问题也随之出现。在某些种类钛合金零构件上应用效果良好的喷丸工艺,而在另外一些种类钛合金零构上应用效果却大打折扣,甚至产生负效应,直接影响钛合金零构件使用性能提高和喷丸效能的发挥,因此人们迫切希望尽早认识和解决其中的问题。
  喷丸是利用高速弹丸流对金属零构件表面持续撞击,使其表面产生塑性变形层和纤维组织变化,同时又受到材料本身的约束,导致金属零构件表层残余压应力场,由此可以提高金属零构件的疲劳寿命和性等使用性能。与其他工艺相比,喷丸效果佳、成本低,零构件几乎不受设备的限制,而且周期短。
  履带式抛丸清理机喷丸金属表层残余压应力场是与其内部弹性拉应力场相互作用和平衡的结果。两者共生共灭,没有表层残余压应力场便不存在内部弹性拉应力场,表层残余压应力场则意味着内部弹性拉应力场的消失。
  喷丸强度是喷丸的重要概念之一,表征喷丸程度大小。喷丸强度大小以阿尔门试片为对象由标准的固定方式、喷丸方法、弧高仪及弧高直一时间曲线确定,单位为mm或in。喷丸强度对应的覆盖率为100%,此时的喷丸、喷丸时间、弧高直一时间曲线及其对应点分别被称为饱和喷丸、饱和喷丸时间、饱和曲线及饱和点。获得n*100%覆盖率的方法是,保持其他喷丸参数不变而仅改变喷丸时间为n*饱和喷丸时间。确定的喷丸强度,可以对应若干组喷丸参数组合。
  喷丸属于喷丸工艺。喷丸工艺分类方法较多。按用途分为喷丸清理、喷丸成形、喷丸校形、喷丸;按弹丸干湿程度分为干喷丸和湿喷丸;按弹丸获得速度的方式分为气动式、离心式、旋片式、自由落体式等;弹丸材料种类分为:铸铁丸、铸钢丸、陶瓷丸、玻璃丸等。喷丸的方式、特点、要求、工艺及其参数等与喷丸清理、喷丸成形及喷丸校形之间既有联系又有区别;例如喷丸成形以获得金属零构件外型为目的,通常不限定覆盖率大小,喷丸通过获得表层压应力场以提高金属零构件使用性能为目的,同时尽可能保持零构件外型少变或不变,一般要求覆盖率不小于100%。
  喷丸是传统工艺,同时在长期应用实践活动中伴随人类文明进步的步伐,共享人类技术进步的发展成果,不断改进与完善,因此又是现代工艺,未来仍将在广泛地应用中不断发展进步。
  钛合金性能优异、应用广泛、并且应用领域与范围不断扩展,与此同时喷丸工艺也日益广泛地被应用于钛合金零构件加工制造,通过形成表面残余压应力层降低钛合金零构件对缺口敏感程度、与增强钛合金零构件使用性能。
  钛合金零构件依据壁厚可以分为:厚壁和薄壁两种。喷丸钛合金零构件壁部静力学性能是否明显降低是区分薄壁与厚壁的依据,薄壁与厚壁是相对的,对于某些零构件在不同喷丸条件下薄壁与厚壁是可以相互转化的。下面分别探讨厚壁和薄壁钛合金零构件的喷丸问题。
  1、厚壁钛合金件喷丸
  厚壁钛合金零构件包括直径尺寸较大的轴类和厚板类钛合金零构件,壁厚等尺寸因素对此类钛合金零构件喷丸的影响明显弱化不再是主要影响因素,钛合金材料本身成为此类钛合金零构件喷丸的   重要影响因素。因此,厚壁钛合金零构件喷丸等同于钛合金零构件喷丸。
  钛合金材料缺口敏感性高,钛合金零构件喷丸效果因此受到较大影响。研究表明,合理规划喷丸前、后处理工序及其顺序与组合,在喷丸前降低与内部残余拉应力、显著降低表面粗糙度、表面质量,在喷丸之后喷丸表面状况等,明显有利于降低和钛合金材料缺口敏感性的消极影响,有利于钛合金零构件喷丸效果。
  此外,钛合金零构件表面在加工过程中因易氧化而损害使用性能,因此在喷丸及其前、后处理中应尽力避免钛合金零构件表面产生加工氧化,   好在打磨、抛光、光饰、喷丸等全过程采取防止钛合金零构件表面产生加工氧化的措施。
  2、薄壁钛合金件喷丸
  实际上薄壁钛合金零构件类似普通钛合金饭金零构件,其壁厚可以小到lmm左右甚至   小,按照常规喷丸工艺及参数处理这类零构件之后,其使用性能不总是提高。
  研究表明,导致上述结果的主要原因是此类零构件壁厚与弹丸规格、方式及工艺参数等不匹配,如喷丸强度相对偏大。因此,为了获得理想喷丸效果,务必使零构件壁厚与喷丸条件相互协调,如前所述较小的壁厚选择较小的喷丸强度等。

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