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铸件表面抛喷丸处理技术
2017-3-24 13:46 中国泵阀制造网 作者:佚名 点击:1045
【中国泵阀制造网 技术综合】抛(喷)丸表面强化技术产生于二十世纪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。

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。

铸件

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 形与最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、 抛丸设备

目前国内抛丸设备的样式较多,主要有

3.1 机械离心式抛丸机

是利用高速旋转的叶片轮产生的离心力将抛丸加速后投向工件,抛丸的 投射速度为45-75 米/秒,可一次同时处理许多零件。这种抛丸机功率小,生 产效率高,抛丸质量稳定,但设备成本较高,主要适用于抛强度高,品种少, 批量大,形状简单,尺寸较大的零部件。形式有履带式与吊链式。

3.2 气动式喷丸机

是利用高压空气直接喷射,可实现大于100 米/秒的高速喷丸,如改进喷 嘴的设计,气压达到一定值时,喷嘴出口的气流可接近或超过音速,主要适 用于喷丸强度低,品种多,批量少,形状复杂,尺寸较小的零部件,其缺点 是功耗大,产生效率低。形式有可携式与固定式喷丸机,手工控制与数控式 喷丸机通常由以下几个主要部分组成:抛丸提升结构,抛丸加速(抛丸)结构,抛丸筛选结构,排尘结构,工件运转结构,电控系统等等。

4、抛(喷)丸

抛丸需要具有一定的硬度、韧性和密度。抛丸的力学性能指标主要是指冲击韧度和硬度,由于抛丸工作在高速状态,要有较高的冲击韧度才能避免 大量破碎,抛丸的常用规格在Φ0.1-Φ3.5mm 之间。

4.1 抛丸材料

(1)铸铁抛丸: 冷硬铸铁抛丸,含碳量在2.75---3.60%之间,硬度高58---65HRC,但冲 击韧度低,尺寸在 0.2---3.5mm 之间。使用中,铸铁抛丸易于破碎,损耗较 大,要及时分离,排除破碎的抛丸,目前较少使用。热处理后硬度在 30---40HRC 之间,韧度有所提高。 (2)铸钢抛丸: 0.85---1.20%之间,锰含量在0.60---1.20%之间,硬度为 35---45HRC,尺寸在 0.2---4.5mm 之间,在显微结构中已消除了铸态组织, 其冲击韧度高。主要用于黑色金属铸件的喷丸中。 (3)钢丝切丸: 含碳量小于0.7%,直径在0.4---3.0mm 之间,硬度为35---45HRC,钢丝 切割丸的组织最好为马氏体或贝氏体,其具有很高的冲击韧度。 (4)玻璃抛丸: 二氧化硅含量大于67%,直径在0.05---0.8mm 之间,硬度为46---50HRC, 脆性较大,密度为2.45---2.55g/cm3。 (5)陶瓷抛丸: 抛丸硬度很好,但脆性较大,易破碎,喷丸后表层可获得较高的残余应 (6)聚合塑料抛丸:以聚合碳酸脂为原料,颗粒硬,且耐磨,无粉尘,不污染环境,可连续 使用,不附及工件表面,常用于消除酚醛或金属覆件毛刺和耀眼光泽。 (7)二氧化硅抛丸: 二氧化硅颗粒为50---1800μmm,喷丸时用水混合二氧化硅颗粒,利用压 缩空气喷射。主要抛光模具和其他精密零件表面。 (8)氧化铝抛丸: 氧化铝抛丸颗粒为 50---1500μmm,小于 180μmm 的氧化铝抛丸可用于 液态喷丸光整加工,氧化铝抛丸主要用于花岗岩和其他石料的雕刻,钢和青 铜的清理,玻璃的装饰加工。 爆炸灵敏度不足铝丸的十分之一,比重是铝丸的2.5 倍,具有出色的去 毛刺功能,硬度在30---40HRC 之间。适合于压铸件的喷丸,尤其是适用于薄 壁以及梨皮状纹表面等不宜用一般喷丸处理的零件。 (10)铝切丸: 铝切丸一般用防锈铝材料切割而成,硬度在35---40HRC 之间,硬度较高 且边缘锐利,研削力好,适合于壁厚较厚压铸件的去毛刺及有流痕的铸件的 表面。 (11)不锈钢抛丸: 含碳量小于0.2%,直径在0.2---1.5 之间,硬度为35---45HRC,组织为 马氏体或奥氏体,具有很高的冲击韧度。采用不锈钢抛丸进行喷丸处理后, 可以使表面纹理细致、色泽均匀和美观的金属光泽,并提高表面的硬度,增 加铸件的抗腐蚀能力,目前广泛地被用在汽车,摩托车,纺织机械,热处理 行业及锌合金、铝合金、压铸件、不锈钢精密铸件等行业中。

 

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