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球墨铸造厂家 铸件表面基本的处理方法之一----抛丸

作者:圣利铸业来源:网络 浏览次数: 日期:2018-06-19

抛(喷)丸表面强化技术产生于二十世纪 20 年代,40 年代抛(喷)丸强化 技术开始被工业加工所采用,60 年代之后,在机械和航空等工业领域中得到 了更为广泛的应用,如抛簧、轴承、链条、齿轮、连杆、飞机起落架、喷气 发动机中的关键承力件、纺织机械部件等等都要经过喷丸强化处理。目前我 国已开发出适合国情的抛(喷)丸设备及配套配件,并制定了抛(喷)丸的各类 标准及工艺指导性技术文件。 抛(喷)丸表面强化处理具有成本低、能耗小、设备简单、操作方便、生 产效率高、适应性广和强化效果明显等优点,显著地提高了机械零件的抗疲 劳性能、抗应力腐蚀能力和改善了部件表面的色泽。

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1.机理

抛(喷)丸表面强化处理是将大量高速运动的抛丸喷射到零件表面,使金属 表面产生强烈的塑性变形,从而获得一定厚度(一般变形深度在 0.12---0.75mm)的表面强化层的工艺过程。 在抛丸过程中,抛丸犹如无数个小锤反复锤击金属表面,表面的塑性变 形与大程度的压力加工相当,这种塑性变形使零件表面产生一定厚度的加 工(冷作)硬化层,该层称为抛丸表面强化层。从组织结构上看,强化层内 形成了密度极高的错位和内层,逐渐形成更加细小的亚晶粒,从应力状态上 看,由于表层金属变形的不均匀性,表层向四周塑变延伸时,受到内层金属 的阻碍,使张化层内形成了较高的残余压应力。高密度的位错和细小的亚晶 粒,提高了材料的屈服强度,从而控制了疲劳源的产生,使零件表面的抗疲 劳强度大大提高,表面残余压应力的存在,可部分抵消引起零件疲劳破坏的 循环拉应力或使零件表面始终处于压应力状态,疲劳源的形成进一步得到抑 制,疲劳裂纹的扩展也被延缓,从而显著地提高了零件的抗疲劳性能。

2、 主要作用和用途

2.1 表面清理:去污垢,除去氧化皮,遮盖压铸表面缺陷。

2.2 去除毛刺:清除铸件和压铸件表面和边缘的加工毛刺,大大节省人 力资源。

2.3 光整加工:改善表面颜色和增加光泽,使其表面具有文理细致、色 泽均匀和美观的金属光泽。

2.4 喷丸强化:可以提高表面硬度,提高零件疲劳强度及抗应力抗腐蚀 的能力, 增加光洁度,减少滑动表面的磨损, 表面产生的小凹坑可以起到储 油作用,提高零件的耐磨性能。

2.5 降低压铸件变比性能所引起的泄漏,在喷向一定深度内,由于抛丸 流锤击而产生的冷塑性变形,表面层材料填密与畸变,从而封闭了引起泄漏 的微孔。

2.6 使用不锈钢抛丸能长期地保持铸件的金属光泽和不生锈。

3.抛丸对表面质量的影响

影响和决定抛丸强化效果的工艺参数包括有:抛丸材料,抛丸形状,抛 丸尺寸,抛丸质量,抛丸硬度,抛丸流量,喷丸速度,喷射角度,喷射时间, 喷嘴(或离心叶轮)至零件表面的距离等等。这些参数都会直接影响零件的 强化效果。

3.1 塑性变形及组织变化

金属表面经喷丸后,产生大量凹坑形式的塑性变形,金属的塑性变形来 源于晶面滑移、恋生、晶界滑动、扩散性蠕变等晶体运动,其中以晶间滑动 重要,表层位错密度大大增加,而且出现亚晶和晶粒细化现象,抛丸引起 的不稳定结构向稳定状态转变。

3.2 抛丸粒度对表面粗糙度的影响

表面的粗糙度随抛丸粒度的增加而增加。在实际生产过程中,由于含有 大量细碎粒的抛丸,所以受喷表面也会产生重要的影响。

3.3 抛丸硬度对表面形貌的影响

抛丸硬度高时,塑性往往下降,易产生破碎,抛丸工作时容易保持原有 的锐边或破碎而产生的新锐边。反之,硬度低而塑性好的抛丸,则能保持园 边或很快重新变园,因此,不同硬度的抛丸工作时将形成有各自特征的工作 混合物,从而直接影响受喷工件的表面结构。

3.4 抛丸形状对表面形貌的影响

球形抛丸高速喷射工件表面后,将留下直径小于抛丸直径的半球形凹坑, 这种表面形貌能消除前道工序残留的痕迹,使表面变美。同时凹坑起储油作 用,可以减少摩擦,提高耐摩性。 锐边抛丸喷射工件表面后,细小颗粒的锐边抛丸对工件表面有均匀轻微 的刮削作用,经刮削的表面起毛使光线散射,看上去有微微的银色闪光,使 受喷表面有一种“天鹅绒”式的外观。

3.5 喷丸表层的残余应力

喷丸处理能改善零件表层的应力分布,喷丸处理后的残余应力来源于表 层不均匀的塑性变形和金属的相变,其中的不均匀塑性变形重要,其塑性 变形和残余应力与受喷材料的强度、硬度有密切关系,材料强度和硬度高, 表面大残余压应力就相应增大,压应力层深度较浅。硬度低的材料产生的 压应力层则较深。

4.质量检验 检验喷丸强化质量的技术指标是喷丸的强度和覆盖率,生产过程中一般 应定期(每隔8 小时)检测喷丸强度 、覆盖率及丸粒的尺寸,以控制抛丸强 化的质量。

4.1 抛丸强度检测 抛丸强度检测要用标准尺寸的弧高度试片和专用的量具来测定,一般可 由抛丸机生产厂家提供和调整。

4.2 覆盖率的检测 覆盖率是指丸粒撞击零件表面留下凹坑面积与受喷射总面积比值的百分 比,通常将98%的覆盖率称为全覆盖。

4.3.丸粒尺寸的检测 在喷丸强化的正常生产过程,应该要严格控制新旧抛丸的比例,以保证 80%以上的抛丸在直径和几何形状上达到要求,一般8 小时左右检测一次。

所属类别: 行业知识

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