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拋丸及噴丸強(qiáng)化技術(shù)的應(yīng)用

發(fā)布時(shí)間:2020.08.20    點(diǎn)擊數(shù): 61777

       拋丸強(qiáng)化技術(shù)的應(yīng)用可有效改善和提高汽車(chē)關(guān)鍵部件的抗疲勞壽命和耐腐蝕性能。目前,全球很多著名的汽車(chē)整車(chē)廠商和零部件制造商都已將強(qiáng)化列入標(biāo)準(zhǔn)的生產(chǎn)工藝流程中,同時(shí),強(qiáng)化設(shè)備也與其他制造設(shè)備一樣形成了完整的現(xiàn)代制造流水線。

       隨著拋丸強(qiáng)化技術(shù)的不斷發(fā)展,其在汽車(chē)制造領(lǐng)域用于改善和提高汽車(chē)關(guān)鍵部件的抗疲勞壽命越來(lái)越成為人們關(guān)注的重點(diǎn),并且在轎車(chē)、卡車(chē)、摩托車(chē)等設(shè)計(jì)的最初就對(duì)其進(jìn)行了充分考慮和重視。目前,大部分發(fā)動(dòng)機(jī)零件的設(shè)計(jì)中都會(huì)有噴/拋丸強(qiáng)化技術(shù)和工藝的應(yīng)用,包括:曲軸(去氧化皮和強(qiáng)化)、連桿(強(qiáng)化)、傳動(dòng)齒輪和其他軸類(lèi)零件,齒圈、活塞,太陽(yáng)齒和行星齒以及板簧和圓簧等。大量的汽車(chē)零部件,無(wú)論是鑄/鍛件、壓鑄件,還是機(jī)械切削件、焊接件都需要利用不同類(lèi)型的噴/拋設(shè)備進(jìn)行表面處理,如去除氧化皮,去毛刺、清砂和清理其他表面雜質(zhì)。

良時(shí)飛機(jī)部件數(shù)控噴丸強(qiáng)化設(shè)備

       有確鑿的數(shù)據(jù)證明:通過(guò)噴丸強(qiáng)化,能讓板簧的抗疲勞壽命延長(zhǎng)600%,傳動(dòng)齒輪的抗疲勞壽命延長(zhǎng)1500%,曲軸的抗疲勞壽命延長(zhǎng)900%。有效提高零部件的抗疲勞性能和耐腐蝕性能,對(duì)其使用壽命和使用安全性具有重大的意義。依靠噴丸強(qiáng)化技術(shù),零件可設(shè)計(jì)地更輕巧,一些原來(lái)因工藝規(guī)格要求不得不使用昂貴材質(zhì)的零件現(xiàn)在也可替換使用低價(jià)格材料,通過(guò)噴丸強(qiáng)化工藝能夠達(dá)到同等甚至更好的性能標(biāo)準(zhǔn)。

 

       曲軸制造流程中的拋丸清理

       作為制造流程的一個(gè)環(huán)節(jié),熱處理過(guò)的曲軸需要經(jīng)由拋丸清理來(lái)去除表面的熱氧化皮。曲軸被置于旋轉(zhuǎn)輥輪上,在滾動(dòng)時(shí),曲軸所有表面被充分曝露在多個(gè)拋頭拋射出的丸流下,多角度的丸粒沖擊使曲軸的外表面得到徹底清理。

       曲軸的尺寸決定了選用拋丸機(jī)的類(lèi)型。對(duì)于大的發(fā)動(dòng)機(jī),曲軸尺寸可能大到φ762mm、長(zhǎng)6096mm,曲軸被置放于安裝在臺(tái)車(chē)上的一組滾輪間。有幾種工作方式,客戶(hù)可以根據(jù)自己廠房車(chē)間的實(shí)際情況選擇固定拋頭,既可讓臺(tái)車(chē)在拋頭下移動(dòng),也可固定臺(tái)車(chē),移動(dòng)上方的拋頭。無(wú)論選擇哪種方式,安放在滾輪間的曲軸都是不停地旋轉(zhuǎn),使其各表面都接受充分地拋丸清理。

       小一些的曲軸,如φ152~203mm、長(zhǎng)914mm,通常是利用旋吊式拋丸機(jī)進(jìn)行拋丸清理。曲軸被懸掛在一個(gè)吊鉤上,然后經(jīng)懸鏈的轉(zhuǎn)動(dòng)被送入安裝有多個(gè)拋頭的拋丸室,進(jìn)行拋丸清理。吊鉤在拋丸室里旋轉(zhuǎn),讓工件充分曝露在高速丸流下,邊旋轉(zhuǎn)邊通過(guò)。其清理速度可達(dá)到250件/h,且清理效果非常好。

       雖然對(duì)流程控制的要求不如強(qiáng)化那么嚴(yán)苛,但現(xiàn)代的曲軸拋丸清理設(shè)備也通過(guò)對(duì)流程參數(shù)的監(jiān)控來(lái)保證清理質(zhì)量。曲軸的強(qiáng)化

       由于曲軸在交變應(yīng)力作用下工作,其軸頸面變化轉(zhuǎn)接圓角處發(fā)生應(yīng)力疲勞和應(yīng)變破壞的危險(xiǎn)性極大。目前,通過(guò)噴丸強(qiáng)化來(lái)改變曲軸抗疲勞性能已在大范圍內(nèi)得到普遍應(yīng)用,且效果令人滿(mǎn)意。

良時(shí)火車(chē)鍛件鉤舌表面噴丸強(qiáng)化處設(shè)備

       傳統(tǒng)滾壓工藝的缺陷是,由于受曲軸加工工藝性的限制,各軸頸圓角很難與滾輪相吻合,往往造成圓角的啃切現(xiàn)象,而且滾壓后的曲軸變形較大,效果不佳。噴丸強(qiáng)化的機(jī)理是利用嚴(yán)格控制直徑并具有一定強(qiáng)度的丸粒,在高速氣流作用下,形成彈丸流并連續(xù)向曲軸金屬表面噴射,就像用無(wú)數(shù)個(gè)小錘進(jìn)行錘擊,使曲軸表面產(chǎn)生極為強(qiáng)烈的塑性變形,形成冷作硬化層。簡(jiǎn)而言之,由于曲軸在加工中受各種機(jī)械切削力的作用,其表面特別是曲軸截面變化轉(zhuǎn)接圓角處的應(yīng)力分布極不均勻,工作中又受交變應(yīng)力作用,很容易產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕而使曲軸的疲勞壽命降低。而噴丸強(qiáng)化工藝是通過(guò)引入一個(gè)預(yù)壓應(yīng)力來(lái)抵消零件在以后工作周期會(huì)受到的拉應(yīng)力,從而提高工件抗疲勞性能和安全使用壽命。

       對(duì)于噴丸強(qiáng)化過(guò)程,有兩個(gè)最關(guān)鍵的參數(shù)。一個(gè)是應(yīng)力強(qiáng)度,這通常是采用“阿爾門(mén)試片”進(jìn)行強(qiáng)度檢測(cè)。多個(gè)試片固定在曲軸的不同表面,特別是應(yīng)力最集中的曲軸截面變化轉(zhuǎn)接圓角處,一同進(jìn)行噴丸,試片上產(chǎn)生的壓應(yīng)力影響導(dǎo)致試片弓曲。曲率的擴(kuò)大變化與丸料沖擊的能量成比例。另一個(gè)確定噴丸質(zhì)量的主要參數(shù)是覆蓋率,這主要是指強(qiáng)化后表面彈坑占據(jù)的面積與總強(qiáng)化表面的比值,該參數(shù)由曲軸的設(shè)計(jì)工程師來(lái)定義,通常要求是在100%~200%,有些曲軸應(yīng)用可能要求覆蓋率高于200%。

       根據(jù)曲軸的硬度和理想的導(dǎo)入壓應(yīng)力強(qiáng)度,通常曲軸噴丸強(qiáng)化使用的丸粒硬度在50~55HRC,大小在S280~S330(0.7mm~0.84mm)。這樣產(chǎn)生在“阿爾門(mén)試片”上的強(qiáng)度范圍約在0.008~0.010C(0.025ontheAscale)。相較于拋丸清理,噴丸強(qiáng)化的工藝參數(shù)監(jiān)控更為嚴(yán)苛。就曲軸強(qiáng)化應(yīng)用而言,需要監(jiān)控的參數(shù)包括:噴丸速度、噴丸強(qiáng)度、丸粒直徑、噴丸的距離、強(qiáng)化的時(shí)間及覆蓋率。這些參數(shù)中任意一個(gè)的變化,都會(huì)不同程度地影響曲軸表面強(qiáng)化的效果。

       正確應(yīng)用可控的噴丸強(qiáng)化技術(shù),能使曲軸和其它在高載荷條件下工作的零件的疲勞強(qiáng)度得到大幅提高,從而大大延長(zhǎng)零件的抗疲勞壽命。先進(jìn)、精密的帶電腦程控技術(shù)的噴丸設(shè)備能夠?qū)娡枇鞒踢M(jìn)行嚴(yán)密監(jiān)控,以確保噴丸質(zhì)量的恒定性和可重復(fù)性。目前,全球很多著名的汽車(chē)整車(chē)廠商和零部件制造商都已將強(qiáng)化列入標(biāo)準(zhǔn)的生產(chǎn)工藝流程中,強(qiáng)化設(shè)備也與其他制造設(shè)備一樣形成了完整的現(xiàn)代制造流水線。

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        上海良時(shí)智能科技股份有限公司(股票代碼:837430 厚積薄發(fā) 持續(xù)創(chuàng)新),為全球客戶(hù)提供智能制造和表面處理系統(tǒng)解決方案,從業(yè)30多年,是一個(gè)集研發(fā)、設(shè)計(jì)、制造、工程安裝、工程咨詢(xún)于一體的專(zhuān)業(yè)化制造及自動(dòng)化智能控制系統(tǒng)集成公司,能為客戶(hù)解決:
        Shanghai Liangshi InteRobot Technology Corporation (Stock Code: 837430 Accumulate richly and break forth vastly; innovate continuously) provides surface treatment sandblasting system solution for global customers. By engaging in this industry for more than twenty years, we're a professional manufacturing and automatic intelligent control system corporation, which integrates researching, designing, manufacturing, project installation and project consulting. We can provide our customers with:
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