關鍵零件經常承受交變應力、溫度變化等載荷作用,而且在服役過程中還需要考慮環境的影響,因此為了提高零件的使用壽命,對表面進行適當的清洗、與表面防護,可顯著地其表面完整性,以及提高其質量 性。
表面的清洗,主要目的是為了去除或減小表面污染物對使用性能的危害。表面的清洗有很多方法,如吹砂、拋丸、化學清洗和氣蒸脫油脂等多種方法,上程上主要采用的是噴丸方法。
表面主要是為了在表層引入壓應力和表層的組織結構,以使零件表面得以、硬化和韌化。表面上藝方法有很多,如熱處理(如淬火、調質等)、化學熱處理(如滲碳、滲氮等)、形變(如噴丸、滾壓、激光沖擊、超聲沖擊等),以及復合(如熱處理+形變、化學熱處理+形變等)。
噴丸工藝的 環保問題和發展趨勢
來,國內采用的噴丸技術主要是在 技術的基礎上,結合國內制造水平而發展起來的,設備的自動化控制能力較差,對粉塵和破碎彈丸的篩分沒有控制,因此出現過由于細小粉塵引起的爆炸和對)方的污染。近年來引進了的轉臺式拋丸機,目前的發展趨勢是,隨著技術的發展和 對的重視,采購的轉臺式拋丸機一般都配備較好的吸塵與粉塵 配件,以避免原來由于破碎的小粉末導致的爆炸或上作現場較臟等問題。由于對較多碎小的粉末沒有重視,而導致出現了爆炸和粉塵在車間亂飛而污染車間、設備和零件。此外還可以采用切制鋼丸來替代鑄鋼彈丸,以減小彈丸的破碎率。采用鋼效切制彈丸,可以大幅度提高生產效率和減小彈丸破碎率,是非常值得推廣應用和很有發展空間的噴丸介質。
轉臺式拋丸機的研制已向自動化和的方向發展,設備的配備雖然費用稍高,但可以避免爆炸事故和人員肺硒病的發生。在以人為本和的理念下,只有加強對設備上作環境的整治,加強技術革新和設備功能,才能使企業得以生存和發展。
玻璃彈丸是在20世紀70年代發展起來的,玻璃彈丸的硬度>48HRC,從硬度上而言適宜作為噴丸介質對鋁合金和鈦合金進行處理,但其破碎率較高,因此發展了陶瓷彈丸來部分取代玻璃彈丸,就目前而言陶瓷彈丸的價格還較高,雖然從長遠的成本來看并不高,但在上程上被大家接受還需要 時間。目前陶瓷彈丸主要在航空上業部門獲得了較為廣泛的應用。
此外,為了提高生產效率和 環保性,近年來發展了超聲沖擊和激光沖擊,以替代噴丸用于焊接結構件和葉片零件的和光飾處理。超聲沖擊上藝技術是利用磁致伸縮效應在電磁場的作用下使帶有圓形沖擊頭的槍在齒輪根部圓角進行沖擊,使根部圓角發生彈塑性變形并形成殘余壓應力,從而提高齒輪根部彎曲疲勞強度和抗應力腐蝕開裂性能的上藝方法。為了減小根部沖擊時表面粗糙度的不利影響,在航空上業還采用超聲光飾的上藝方法來獲得完好的表面完整性,從而可 高的和抗應力腐蝕開裂性能。超聲沖擊和激光沖擊是非常值得推廣的 、環保、 的新型表而上藝技術。
激光沖擊是在噴丸的基礎上發展起來的,又稱為無丸,不僅環保而且層可達1mm,是非常有發展前景的上藝技術。它的機理是利用激光照射的效應,使涂敷在試件表面的吸收層發生高壓氣體膨脹,并在約束層的作用下沖擊試件表層。目前如MIC公司都已將激光沖擊上藝技術應用在和民用的彈簧和承載齒輪上。國內該技術由于成本高、效率低,還主要是只應用于航空發動機關鍵的葉片和渦輪盤的樺齒上,但非常值得推廣應用。
后值得一提的是,在對零件噴丸前的表面檢查方面,也用巴克豪森檢測方法取代了酸洗法,以避免對零件表面的污染,減小對操作人員的危害,并噴丸前零件的表面完整性。
在機械類產品中,很多重要零部件如齒輪、軸承、曲軸、凸輪軸、活塞銷和萬向節等,需要經過磨削加上。磨削時產生的熱量會進入零件的表面,容易引起金相組織的變化。在上藝參數、冷卻方法和磨料狀態選擇不當的情況下,上件在磨削過程中極易出現金相組織變化層(即回火層),造成表面軟點,或伴隨出現表面殘余拉應力,甚至導致出現裂紋,這就是所謂的磨削問題。對齒輪來說,局部的表面將使該處硬度下降,產生拉應力,降低了疲勞強度,容易萌生裂紋,從而造成表面的早期失效。
長期以來,對上件表面磨削的檢驗,除了 簡單的目測法外,再就是采用已延續的傳統方法一一酸洗法。該方法雖然簡單易行,但有著很大的局限性。表面經酸液浸蝕,由于氫脆等原因即使沒有問題也無法再使用,所以是一種破壞性檢查。并且,酸洗法本質上屬于定性檢查,難以對磨損程度做出定量的說明。因此,在采取傳統方法時,只能采用抽檢的方式,且樣本很小,欲對所執行的上藝過程做出較確切的評價并子以改進是很困難的。
理論表明,酸洗法檢驗只能反映因金相組織結構變化引起的齒輪表面硬度下降,而上件表面存在的殘余應力則無法反映,故在揭小磨削的程度上顯得不足,而且對零件的表面完整性有危害。另外,由于使用了酸液,企業增加了環境污染的負擔;傳統檢查方法的規范化性水平較低, 難以制定可操作性強的評定標準。
近年來,利用巴克豪森(又稱BMA法、磁彈法)研制的測試儀器己在零部件表而磨削檢測中逐步應用并充分顯現出優越性。在汽車行業中,不少場合都可以采用這種以BMA法為基礎而研制的磨削測試儀器,其中,對齒輪、軸承、凸輪軸和曲軸等零部件的檢測是應用 多的。
隨著“以人文本”的企業經營理念的深入和 對 環保及質量的重視,噴丸工藝技術發展的趨勢必然是 、環保、節能,希望各相關單位和企業能夠提前做好準備,并結合實際條件進行技術 新和設備改造,以實現和推動噴丸在工程上的 、保質、清潔應用。