喷丸处理也称喷丸强化,是减少零件疲劳,提高寿命的有效方法之一,喷丸处理就是将高速弹丸流喷射到弹簧表面,使弹簧表层发生塑性变形,而形成一定厚度的强化层,强化层内形成较高的残余应力,由于弹簧表面压应力的存在,当弹簧承受载荷时可以抵消一部分抗应力,从而提高弹簧的疲劳强度。
喷丸是用来清除厚度不小于2mm的或不要求保持准确尺寸及轮廓的中型、大型金属制品以及铸锻件上的氧化皮、铁锈、型砂及旧漆膜。是表面涂(镀)覆前的一种清理方法。广泛用于大型造船厂、重型机械厂、汽车厂等。
喷丸强化是一个冷处理过程,它被广泛用于提高长期服役于高应力工况下金属零件,如飞机引擎压缩机叶片、机身结构件、汽车传动系统零件等的抗疲劳属性。
喷丸强化,是在一个完全控制的状态下,将无数小圆形称为钢丸的介质高速且连续喷射,捶打到零件表面,从而在表面产生一个残余压应力层。因为当每颗钢丸撞击金属零件上,宛如一个微型棒捶敲打表面,捶出小压痕或凹陷。为形成凹陷,金属表层必定会产生拉伸。表层下,压缩的晶粒试图将表面恢复到原来形状,从而产生一个高度压缩力作用下的半球。无数凹陷重叠形成均匀的残余压应力层。最终,零件在压应力层保护下,极大程度地改善了抗疲劳强度,延长了安全工作寿命。
喷丸又分为喷丸和喷砂。用喷丸进行表面处理,打击力大,清理效果明显。但喷丸对薄板工件的处理,容易使工件变形,且钢丸打击到工件表面(无论抛丸或喷丸)使金属基材产生变形,由于Fe3o4和Fe2o3没有塑性,破碎后剥离,而油膜与基材一同变形,所以对带有油污的工件,抛丸、喷丸无法彻底清除油污。在现有的工件表面处理方法中,清理效果最佳的还数喷砂清理。
喷砂适用于工件表面要求较高的清理。但是我国目前通用喷砂设备中多由铰龙、刮板、斗式提升机等原始笨重输砂机械组成。用户需要施建一个深地坑及做防水层来装置机械,建设费用高,维修工作量及维修费用极大,喷砂过程中产生大量的矽尘无法清除,严重影响操作工人的健康并污染环境。
喷丸强化分为一般喷丸和应力喷丸。一般处理时,钢板在自由状态下,用高速钢丸打击钢板的里面,使其表面产生预压应力。以减少工作中钢板表面的拉应力,增加使用寿命。应力喷丸处理是将钢板在一定的作用力下的预先弯曲,然后进行喷丸处理。
【什么是喷砂】
是采用压缩空气为动力,以形成高速喷射束将喷料(铜矿砂、石英砂、金刚砂、铁砂、海砂)高速喷射到被需处理工件表面,使工件表面的外表面的外表或形状发生变化,由于磨料对工件表面的冲击和切削作用,使工件的表面获得一定的清洁度和不同的粗糙度,使工件表面的机械性能得到改善,因此提高了工件的抗疲劳性,增加了它和涂层之间的附着力,延长了涂膜的耐久性,也有利于涂料的流平和装饰。
【喷砂的主要应用范围】
(一)工件涂镀、工件粘接前处理喷砂能把工件表面的锈皮等一切污物清除,并在工件表面建立起十分重要的基础图式(即通常所谓的毛面),而且可以通过调换不同粒度的磨料,达到不同程度的粗糙度,大大提高工件与涂料、镀料的结合力。或使粘接件粘接更牢固,质量更好。
(二)铸锻件毛面、热处理后工件的清理与抛光喷砂能清理铸锻件、热处理后工件表面的一切污物(如氧化皮、油污等残留物),并将工件表面抛光提高工件的光洁度,能使工件露出均匀一致的金属本色,使工件外表更美观,达到美化装饰的作用。
(三)机加工件毛刺清理与表面美化喷砂能清理工件表面的微小毛刺,并使工件表面更加平整,消除了毛刺的危害,提高了工件的档次。并且喷砂能在工件表面交界处打出很小的圆角,使工件显得更加美观、更加精密。
(四)改善零件的机械性能机械零件经喷砂后,能在零件表面产生均匀细微的凹凸面(基础图式),使润滑油得到存储,从而使润滑条件改善,并减少噪声提高机械使用寿命。
(五)光饰作用对于某些特殊用途工件,喷砂可随意实现不同的反光或亚光。如不锈钢工件、木制家具表面亚光化,磨砂玻璃表面的花纹图案,以及布料表面的毛化加工等
喷丸处理:
1、用于铸造行业是主要是为了除去粘连在表面的黏土砂和僵皮.。
2、用于钢结构行业时是为了除去表面的氧化皮。便于后到工序的涂装进行。
3、用于机械加工行业如齿轮制造可以去处前道工序积聚的内应力。
等等,喷丸处理用途广泛。
4、喷丸和喷砂可是不完全相同的啊!!!!
喷砂主要是出去零件表面的锈蚀,增加防腐蚀性,为后序装饰提供足够的附着力,保证表面装饰长久性和一定的粗糙强度.
抛丸是利用高速旋转的叶轮把小钢丸或者小铁丸抛掷出去高速撞击零件表面,故可以除去零件表面的氧化层。同时钢丸或铁丸高速撞击零件表面,造成零件表面的晶格扭曲变形,使表面硬度增高,是对零件表面进行清理的一种方法,抛丸常用来铸件表面的清理或者对零件表面进行强化处理。
一般抛丸用于规则形状等,几个抛头上下左右一起,效率高,污染小。
修、造船业,抛丸、喷砂是普遍使用的。但是无论是抛丸还是喷砂,都是使用压缩空气的形式。当然并不是抛丸就非用高速旋转的叶轮不可。在修、造船业一般来说,抛丸(小钢丸)多用在钢板预处理(涂装前除锈);喷砂(修、造船业用的是矿砂)多用在成型的船舶或者分段,作用是把钢板上的旧油漆和锈除掉,重新涂装。在修、造船业,抛丸、喷砂的主要作用是增加钢板涂装油漆的附着力。
其实铸造件清理不只是用抛丸,对于大件一般先进行滚筒清砂,就是把铸造件的冒口切除后放在滚筒内滚,由零件在滚筒内互相碰撞,把表面的砂大部分先清掉再进行抛丸或喷丸的。
抛丸丸子大小是1.5mm。
研究表明,就破坏而言,金属材料表面存在拉应力时比压应力要容易的多,表面呈压应力时,材料的疲劳寿命大大提高,因此,对于轴类等容易疲劳断裂的部件通常采用喷丸形成表面压应力,提高产品寿命,此外,金属金属材料对拉伸很敏感,这就是材料的拉伸强度比压缩强度低的多的原因,这也是金属材料一般用拉伸强度(屈服,抗拉)表示材料性能的原因。
我们日常乘坐的汽车的钢板的工作面就是用喷丸来强化的,可以显著的提高材料的抗疲劳强度。
抛丸是用电机带动叶轮体旋转,靠离心力的作用,将直径在0.2~3.0的丸子(有铸丸切丸不锈钢丸等)抛向工件的表面,使工件的表面达到一定的粗造度,使工件变的美观,或着改变工件的焊接拉应力为压应力,提高工件的使用寿命.几乎用于机械的大多数领域,修造船汽车零部件飞机部件枪炮坦克表面桥梁钢结构玻璃钢板管道等等.喷砂(丸)是用压缩空气作为动力将直径在40~120目的砂或0.1~2.0左右的丸喷向工件的表面,使工件达到同样的效果.丸粒的大小不同,达到的处理效果就不一样.重点提出:喷丸同样能起到强化的作用.现在国内的设备走进了一个误区,认为只有抛丸才能达到强化的目的.美国日本的企业用于强化的是抛喷丸并用的!各有各的优势.比如象齿轮这样的工件,抛丸的出丸角度无法改变,只能用变频改变初速度.但它处理的量大,速度快,而喷丸则正好于之相反,抛丸的效果就没有喷丸的效果好
喷砂是利用压缩空气把石英砂高速吹出去对零件表面进行清理的一种方法。工厂里也叫吹砂,不仅去锈,还可以顺带除油,对涂装来说非常有用。常用于零件表面除锈;对零件表面修饰(市场卖的小型的湿式喷砂机就是这个用途,砂粒通常是刚玉,介质是水);在钢结构中,应用高强螺栓进行联接是一种比较先进的方法,由于高强联接是利用结合面之间的摩擦来传力的,所以对结合表面的质量要求很高,这时必须用喷砂对结合表面进行处理。
喷沙用于形状复杂,易于用手工除锈,效率不高,现场环境不好,除锈不均匀。
一般的喷砂机都有各种规格的喷砂枪,只要不是特别小的箱体,都可以把枪放进去打干净。
压力容器的配套产品—封头采用喷砂方式清除工件表面的氧化皮,石英砂的直径为1.5mm~3.5mm.
有一种加工就是利用水作载体,带动金刚砂来加工零件的,就是一种喷砂。
抛丸与喷砂都能对工件起到清整去污的目的,目的为下序作准备,即要保证下道工序的粗糙度要求,也有的为了要表面的一致性,喷丸对工件有强化作用,喷砂就不明显了。一般喷丸为小钢球,喷砂为石英砂。按不同要求,分目数。
精密铸造几乎天天都在用喷砂、抛丸。
我觉得主要还是得先搞明白喷丸和抛丸的目的原理才行,看来上面的讨论,貌似大家都分的不太清楚啊!
机械:喷丸处理的原理和应用2007年10月23日 星期二23:00喷丸处理是利用高速喷射的沙丸或铁丸,对工件表面进行强烈的冲击,使其表面发生塑性变形,从而达到强化表面和改变表面状态的一种工艺方法。喷丸的方法通常有手工操作和机械操作两种。常用的喷丸有以下几种:铸铁弹丸、钢弹丸、玻璃弹丸、砂丸等,其中黑色金属常选用铸铁弹丸、钢弹丸和玻璃弹丸,而有色金属与不锈钢常用玻璃弹丸和不锈钢弹丸。
喷丸除锈的原理与应用:
1.原理:以压缩空气带动铁丸通过专门工具,高速喷射于金属表面,利用铁丸的冲击和摩擦作用,清除金属表面的铁锈及其他污染,并得到有一定粗糙度的,显露金属本色的表面.
2.应用:为了提高防护层的结合力。
喷丸硬化原理与应用:
1.原理:将淬硬钢丸(一般应用锰钢丸,直径为0.8-1.2mm,硬度为HRC47-50),以压缩空气喷出或离心式喷丸机借离心力甩到金属表面,利用钢丸对金属表面的冲击作用使零件表面硬化.
钢丸冲击金属表面:第一使零件表面生成0.1-0.4mm 深的硬化层,增加零件表面对塑性变形和断裂的抵抗能力,并使表层产生压应力,提高其疲劳强度;第二使零件表面上的缺陷和由于机械加工所带来的损伤减少,从而降低应力集中.
喷丸处理一般对拉伸面起作用, 而对压缩面不起作用, 因此板簧的喷丸只在凹面进行.
处理质量一般应以最佳喷丸应力表示( 但目前有些工厂在衡量板簧喷丸质量时是用板簧片弧高变化△H来表示).
喷丸的直径、材料、硬度以及喷速等对喷丸质量都有直接影响,必须很好注意.
2.应用:用在承受交变应力下工作的零件可以大大提高其疲劳强度, 如汽车板簧、螺旋弹簧、轴类、连杆等喷丸处理后,均可使寿命提高几倍.
喷丸处理
喷丸除锈的原理与应用:
1.原理:以压缩空气带动铁丸通过专门工具,高速喷射于金属表面,利用铁丸的冲击和摩擦作用,清除金属表面的铁锈及其他污染,并得到有一定粗糙度的,显露金属本色的表面.
2.应用:为了提高防护层的结合力.
喷丸硬化原理与应用:
1.原理:将淬硬钢丸(一般应用锰钢丸,直径为0.8-1.2mm,硬度为HRC47-50),以压缩空气喷出或离心式喷丸机借离心力甩到金属表面,利用钢丸对金属表面的冲击作用使零件表面硬化.
钢丸冲击金属表面:第一使零件表面生成0.1-0.4mm 深的硬化层,增加零件表面对塑性变形和断裂的抵抗能力,并使表层产生压应力,提高其疲劳强度;第二使零件表面上的缺陷和由于机械加工所带来的损伤减少,从而降低应力集中.
喷丸处理一般对拉伸面起作用, 而对压缩面不起作用, 因此板簧的喷丸只在凹面进行.
处理质量一般应以最佳喷丸应力表示( 但目前有些工厂在衡量板簧喷丸质量时是用板簧片弧高变化△H来表示).
喷丸的直径、材料、硬度以及喷速等对喷丸质量都有直接影响,必须很好注意.
2.应用:用在承受交变应力下工作的零件可以大大提高其疲劳强度, 如汽车板簧、螺旋弹簧、轴类、连杆等喷丸处理后,均可使寿命提高几倍.
喷丸又分为喷丸和喷砂。用喷丸进行表面处理,打击力大,清理效果明显。但喷丸对薄板工件的处理,容易使工件变形,且钢丸打击到工件表面(无论抛丸或喷丸)使金属基材产生变形,由于Fe3o4和Fe2o3没有塑性,破碎后剥离,而油膜与基材一同变形,所以对带有油污的工件,抛丸、喷丸无法彻底清除油污。在现有的工件表面处理方法中,清理效果最佳的还数喷砂清理。喷砂适用于工件表面要求较高的清理。但是我国目前通用喷砂设备中多由铰龙、刮板、斗式提升机等原始笨重输砂机械组成。用户需要施建一个深地坑及做防水层来装置机械,建设费用高,维修工作量及维修费用极大,喷砂过程中产生大量的矽尘无法清除,严重影响操作工人的健康并污染环境。
喷砂处理是用压缩空气将磨料高速喷向工件的表面,目的是通过清除表面的氧化层、锈迹等,以提高表面外观质量。喷丸处理是将高速的硬质的颗粒(一般是钢粒)打击金属工件表面,目的是提高金属表面的疲劳强度。两种自理工艺用的工具不同。这两种处理方法的介质都可循环使用。
内应力一般不利于钢材的使用,比如用金属材料加工出来的零件如果不去除内应力,使用一段时间后,内应力释放出来,零件的形状就会改变,使零件失去精度。
残余应力的概念
通常讲,一个物体,在没有外力和外力矩作用、温度达到平衡、相变已经终止的条件下,其内部仍然存在并自身保持平衡的应力叫做内应力。
按照德国学者马赫劳赫提出的分类方法,内应力分为三类:
第Ⅰ类内应力是存在于材料的较大区域(很多晶粒)内,并在整个物体各个截面保持平衡的内应力。当一个物体的第Ⅰ类内应力平衡和内力矩平衡被破坏时,物体会产生宏观的尺寸变化。
第Ⅱ类内应力是存在于较小范围(一个晶粒或晶粒内部的区域)的内应力。
第Ⅱ类内应力是存在于极小范围(几个原子间距)的内应力。
在工程上通常所说的残余应力就是第Ⅰ类内应力。到目前为止,第Ⅰ类内应力的测量技术最为完善,它们对材料性能和构件质量的影响也研究得最为透彻。
除了这样的分类方法以外,工程界也习惯于按产生残余应力的工艺过程来归类和命名,例如铸造应力、焊接应力、热处理应力、磨削应力、喷丸应力等等,而且一般指的都是第Ⅰ类内应力。
残余应力的产生
在机械制造中,各种工艺过程往往都会产生残余应力。但是,如果从本质上讲,产生残余应力的原因可以归结为:
1.不均匀的塑性变形;
2.不均匀的温度变化;
3.不均匀的相变。
残余应力的作用
机械零部件和大型机械构件中的残余应力对其疲劳强度 、抗应力腐蚀能力、尺寸稳定性和使用寿命有着十分重要的影响。
适当的、分布合理的残余压应力可能成为提高疲劳强度、提高抗应力腐蚀能力,从而延长零件和构件使用寿命的因素;而不适当的残余应力则会降低疲劳强度,产生应力腐蚀,失却尺寸精度,甚至导致变形、开裂等早期失效事故。
残余应力的调整
针对工件的具体服役条件,采取一定的工艺措施,消除或降低对其使用性能不利的残余拉应力,有时还可以引入有益的残余压应力分布,这就是残余应力的调整问题。
通常调整残余应力的方法有:
1.加热,即回火处理,利用残余应力的热松弛效应消除或降低残余应力。
2.施加静载,使工件产生整体或局部、甚至微区的塑性变形,也可以调整工件的残余应力。例如大型压力容器,在焊接之后,在其内部加压,即所谓的“胀形”,使焊接接头发生微量塑性变形,以减小焊接残余应力。
3.振动时效,英文叫做Vibration Stress Relief,简称VSR。在国际上,工业发达国家起始于上世纪50年代,我国从70年代研究和推广。振动消除应力主要特点:
(1)、处理时间短;
(2)、适用范围广;
(3)、能源消耗少;
(4)、设备投资小,操作简便。
4.锤击、喷丸、滚压等。喷丸强化是行之有效、应用广泛的强化零件的手段,喷丸的同时也改变了表面残余应力状态和分布,而喷丸产生的残余压应力又是强化机理中的重要因素。