噴丸

噴丸

表面強化工藝
噴丸處理是利用高速噴射出的砂丸和鐵丸,對工件表面進行撞擊,以提高零件的部分力學性能和改變表面狀态的工藝方法。噴丸可用于提高零件機械強度以及耐磨性、抗疲勞和耐蝕性等,還可用于表面消光、去氧化皮和消除鑄、鍛、焊件的殘餘應力等。[1]
    中文名:噴丸 外文名:shot peening 所屬學科: 功能:消光、去氧化、除焊件殘餘應力 用途:工件表面處理等 優點:打擊力大、清理效果明顯 缺點:對薄闆工件處理易變形等 種類:鑄鋼丸、鑄鐵丸、玻璃丸

丸的種類

鑄鋼丸

其硬度一般為40~50HRC,加工硬金屬時,可把硬度提高到57~62HRC。鑄鋼丸的韌性較好,使用廣泛,其使用壽命為鑄鐵丸的幾倍。

鑄鐵丸

其硬度為58~65HRC,質脆而易于破碎。壽命短,使用不廣。主要用于需噴丸強度高的場合。

玻璃丸

硬度較前兩者低,主要用于不鏽鋼、钛、鋁、鎂及其它不允許鐵質污染的材料,也可在鋼鐵丸噴丸後作第二次加工之用,以除去鐵質污染和降低零件的表面粗糙度

陶瓷丸

陶瓷丸的化學成分大緻為67%的ZrO2、31%的SiO2及2%的Al2O3為主的夾雜物,經熔化、霧化、烘幹、選圓、篩分制成的,硬度相當于HRC57~63。其突出性能是密度比玻璃高、硬度高。最早于20世紀80年代初期用于飛機的零部件強化。

陶瓷丸具有較高的強度,壽命比玻璃丸長,價格比較低,現已擴展到钛合金、鋁合金等有色金屬的表面強化。

所以說,丸的分類總共有4大類:鑄鋼丸、鑄鐵丸、玻璃丸、陶瓷丸

特别說明:

噴丸用玻璃丸和其他用途的玻璃丸是兩個不同的概念。噴丸玻璃丸最大的特點是它的硬度最低不小于6—7莫氏而且有一定的韌性,成圓率最低不小于90%。而道路反光玻璃丸對硬度無要求,一般普通玻璃作原材料即可,成圓率要求最低75%。

兩種價格差别很大,但外觀卻相差無幾,如果将普通玻璃丸用于噴丸加工,貌似成本較低,而在噴丸加工時破碎率較高,且加工強度較高的工件時幾乎是一次破碎,相比之下,總成本反而提高了許多.

清理特點

1、 可以任意使用金屬或非金屬彈丸,以适應清理工件表面的不同要求;

2、 清理的靈活性大,容易清理複雜工件的内、外表面和管件的内壁,并且不受場地限制,可将設備安置在特大型工件附近;

3、 設備結構較簡單,整機投資少,易損件少,維修費用低;

4、 必須配備大功率的空壓站,在清理效果相同的條件下,消耗的能量較大;

5、 清理表面易有濕氣,容易再生鏽;

6、 清理效率低,操作人員多,勞動強度大。

區别

與抛丸的區别

噴丸使用高壓風或壓縮空氣作動力,而抛丸一般為高速旋轉的飛輪将鋼砂高速抛射出去。抛丸效率高,但會有死角,而噴丸比較靈活,但動力消耗大。

兩種工藝雖噴射動力和方式不同,但都是高速沖擊工件為目的,其效果也基本相同,相比而言,噴丸比較精細,容易控制精度,但效率不及抛丸之高,适形狀複雜的小型工件,抛丸比較經濟實用,容易控制效率和成本,可以控制丸料的粒度來控制噴射效果,但會有死角,适合于形面單一的工件批量加工.

兩種工藝的選用主要取決工件的形狀和加工效率.

與噴砂的區别

噴丸與噴砂都是使用高壓風或壓縮空氣作動力,将其高速的吹出去沖擊工件表面達到清理效果,但選擇的介質不同,效果也不相同.

噴砂處理後,工件表面污物被清除掉,工件表面被微量破壞,表面積大幅增加,從而增加了工件與塗/鍍層的結合強度.

經過噴砂處理的工件表面為金屬本色,但是由于表面為毛糙面,光線被折射掉,故沒有金屬光澤,為發暗表面.

噴丸處理後,工件表面污物被清除掉,工件表面被微量進而不容易被破壞。表面積有所增加.由于加工過程中,工件表面沒有被破壞,加工時産生的多餘能量就會引會工件基體的表面強化。

經過噴丸處理的工件表面也為金屬本色,但是由于表面為球狀面,光線部分被折射掉,故工件加工為亞光效果.

清理噴嘴

直桶形噴嘴

直桶形噴嘴結構簡單,其内部結構隻有收縮段和平直段兩部分。這種形式的噴嘴無法克服進口端存在的渦流現象,壓力損失大,磨料出口速度在0.7MPa的壓力條件下不足100m/s。

文丘裡形噴嘴

文丘裡形噴嘴在結構上分成收縮段、平直段和擴散段三部分,制作難度顯着增加。

文丘裡形噴嘴的氣體動力學性能遠優于直桶形噴嘴,渦流現象明顯改善或不複存在,壓力損失大幅度降低,在相同壓力條件,磨料的出口速度可增加一倍以上,接近于聲音的傳播速度,磨料顆料所具有的動能大幅度提高,打擊工件表面的能力大大增強了,這是文丘裡形噴嘴工作效率提高的主要原因之一。

直桶形噴嘴和文丘裡形噴嘴使用性能的一個很大區别在于磨料的發散均勻性,文丘裡形噴嘴噴出的磨料在發散區域内分布很均勻,而直桶形噴嘴噴出的磨料有很大一部分集中在發散區域的中心部位,噴嘴在工件表面上的有效清理寬度窄,文丘裡形噴嘴在工件表面上的有效清理寬度要大得多,而且有效清理區域内的磨料作用力的一緻,磨料得到充分利用,工作效率提高就是必然的結果了。

據資料介紹,文丘裡噴嘴與直桶形噴嘴相比,工作效率可提高15%~40%,磨料消耗可降低20%。

雙文丘裡形噴嘴

雙文丘裡形噴嘴有前後兩個噴嘴,二者之間有間隔,在間隔處的四周有幾個小孔。在這種一大一小、一前一後的噴嘴布置形式中,由于高速氣流的作用,産生一個足夠大的負壓,将周圍的空氣吸入到噴嘴内,使噴出的空氣量大于進入噴嘴的壓縮空氣,磨料的出口速度又有提高。另外,雙文丘裡形噴嘴的出口端直徑比普通的文丘裡形噴嘴大一些,磨料流的發散面要比普通文丘裡形噴嘴大35%,清理效率自然要比普通文丘裡形噴嘴更高。

雙文丘裡噴嘴使用時反沖力較小,操作省時省力,理論高速工作壓力為0.42MPa,比其他噴嘴均低。

大進口直徑的文丘裡形噴嘴

普通文丘裡形噴嘴的進口直徑是1英寸,現在出現了一種進口端直徑為1.25英寸的文丘裡噴嘴,試驗表明,在0.69MPa的壓力條件下,大進口端的文丘裡噴嘴出口速度可達到201m/s,比普通文丘裡噴嘴提高12.5%。

方孔噴嘴

目前國外研制出一種進口端與出口端都成正方形的噴嘴,各方面試驗表明,該噴嘴比文丘裡形噴嘴的工作效率更高,經濟性更好。

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