Kogelstralen is een proces waarbij met hoge snelheid zand- en ijzerkogel wordt gespoten om het oppervlak van het werkstuk te raken om sommige mechanische eigenschappen van het onderdeel te verbeteren en de oppervlaktetoestand te veranderen. Het kan worden gebruikt om de mechanische sterkte van onderdelen, slijtvastheid, weerstand tegen vermoeidheid en corrosie, enz.
Het shot peening-proces is het proces waarbij een groot aantal projectielen op het oppervlak van het onderdeel wordt gespoten, net zoals talloze kleine hamers op het oppervlak hameren. Daarom produceert het oppervlak van het metalen onderdeel een extreem sterke plastische vervorming, waardoor het oppervlak van het onderdeel een bepaalde dikte van de koudverhardende laag produceert, die de oppervlakteversterkende laag wordt genoemd. Deze versterkende laag zal de vermoeiingssterkte van het onderdeel aanzienlijk verbeteren. .
Voordat we de technologie van kogelstralen begrijpen, is het noodzakelijk dat we de drie verwarrende concepten van kogelstralen, zandstralen en kogelstralen uitleggen.
Deze drie begrippen zijn eigenlijk vier woorden: spray, throw, shot, sand. Onder hen is stralen de procesmethode en is zand het gebruikte materiaal. Sproeien is het gebruik van lucht onder hoge druk om schot en zand naar het oppervlak van het werkstuk te blazen, en gooien is om met hoge snelheid roterende bladen te gebruiken om het schot naar het oppervlak van het werkstuk te projecteren. Het schot is gemaakt van stalen schoten en het zand is gemaakt van kwartszand.
Kenmerken van onderdelen na kogelstralen
De verdelingswet van de spanning langs de diepterichting na het spuiten wordt uitgedrukt door de verdelingskromme van de restspanning van het kogelstralen. De restdrukspanning aan het oppervlak, de diepte van de drukspanningslaag, de maximale restdrukspanning en de positie van de maximale restdrukspanning zijn vier karakteristieke grootheden.
Onder hen hebben de oppervlaktedrukspanning en de dikte van de drukspanningslaag een meer voor de hand liggende invloed op de oppervlakteversterkende eigenschappen van het onderdeel. Naast de eigenschappen van het gespoten materiaal zelf, hangen de grootte van de resterende drukspanning op het oppervlak en de diepte van de drukspanningslaag voornamelijk af van de intensiteit van het kogelstralen en de oppervlaktedekking.
Over het algemeen zal een juiste verhoging van de intensiteit van het kogelstralen en de dekking van het kogelstralen het effect van het kogelstralen vergroten, maar het zal ook leiden tot een toename van de oppervlakteruwheid. Voor shot peening-dekking, wanneer de dekking onvoldoende is, is de resterende drukspanning van de oppervlaktelaag relatief groot, maar spanningsrelaxatie is vatbaar voor optreden. Daarom is het noodzakelijk om de intensiteit van het kogelstralen en het exemplaar van het kogelstralen redelijk te selecteren in combinatie met de materiaaleigenschappen en versterkingsvereisten, zodat het kogelstraalproces het versterkende effect kan maximaliseren.
Veranderingen in de materiaalstructuur van het gespoten oppervlak
Gespoten oppervlakken worden ruw. Het metaal op het gespoten oppervlak wordt eruit geperst, waardoor kleine metaalpieken ontstaan, waardoor de oppervlakteruwheid wordt aangetast. Met de toename van de intensiteit van het kogelstralen, de afname van de oppervlaktehardheid en de verlenging van de kogelstraaltijd, zal ook de oppervlakteruwheid toenemen.
Drie factoren die van invloed zijn op shotpeen
Er zijn drie basisparameters voor het evalueren van de kwaliteit van versterkte pellets: sterkte, dekking en oppervlakteruwheid.
1. Intensiteit van kogelstralen
De procesparameters die de intensiteit van het kogelstralen beïnvloeden, omvatten voornamelijk: projectieldiameter, elastische stroomsnelheid, projectielstroomsnelheid, kogelstraaltijd, enz. Hoe groter de diameter van het projectiel, hoe sneller de snelheid, hoe groter het momentum van de botsing tussen het projectiel en het werkstuk, en hoe groter de intensiteit van het kogelstralen. De restdrukspanning die wordt gevormd door kogelstralen kan oplopen tot 60 procent van de treksterkte van het onderdeelmateriaal, de diepte van de restdrukspanningslaag kan gewoonlijk oplopen tot 0,25 mm en de maximale grenswaarde is ongeveer 1 mm. De intensiteit van het kogelstralen heeft een bepaalde tijd nodig om het kogelstralen te garanderen. Na een bepaalde tijd bereikt de intensiteit van het kogelstralen de verzadiging, waarna de tijd voor het kogelstralen wordt verlengd en de intensiteit niet langer aanzienlijk zal toenemen. In de Almen-test van kogelstraalsterkte wordt de kogelstraalsterkte gekenmerkt door de kruinhoogte van de vervorming van het proefstuk.
afbeelding
2. Dekking van kogelstralen
Sommige mensen denken vaak zo over de dekkingsgraad van shot peening: mijn spuitmond spuit het werkstuk 2 keer met 1 omhoog en 1 omlaag, kan het de dekkingsgraad van 200 procent halen? Dat klinkt op het eerste gezicht redelijk, maar dat is het niet.
De meting van de dekking is als volgt: breng eerst een laag gekleurd glazuur of fluorescerend glazuur aan op het oppervlak van het werkstuk, blaas het werkstuk vervolgens volgens de procesparameters, haal het werkstuk eruit nadat het oppervlak eenmaal is besproeid en observeer het residu onder een microscoop (vergrootglas). Het aandeel van de coating op het oppervlak, als er nog 20 procent over is, is de dekkingsgraad 80 procent. Wanneer er slechts 2 procent residuen zijn, dat wil zeggen, het dekkingspercentage is 98 procent, kan het als volledig gewist worden beschouwd, dat wil zeggen, het dekkingspercentage is 100 procent, en er is een tijd op dit moment. Als 400 procent dekking wordt bereikt, is dat 4 keer de tijd.
afbeelding
3. Oppervlakteruwheid
Door de injectie van staalkogel heeft de ruwheid van het werkstukoppervlak een zekere verandering. De factoren die de oppervlakteruwheid beïnvloeden, zijn de sterkte en hardheid van het materiaal van het onderdeel, de diameter van het projectiel, de hoek en snelheid van de spray en de oorspronkelijke oppervlakteruwheid van het onderdeel.
Onder dezelfde andere omstandigheden, hoe hoger de sterkte en oppervlaktehardheid van het onderdeelmateriaal, hoe moeilijker de plastische vervorming, hoe ondieper de krater en hoe kleiner de oppervlakteruwheidswaarde; hoe kleiner de diameter van het projectiel, hoe langzamer de snelheid, hoe ondieper de krater, de oppervlakteruwheidswaarde wordt kleiner; hoe groter de sproeihoek, hoe kleiner de normale component van de projectielsnelheid, hoe kleiner de slagkracht, hoe ondieper de krater, hoe groter de tangentiële snelheid van het projectiel en hoe groter het schurende effect van het projectiel op het oppervlak. Hoe kleiner de ruwheidswaarde; de oorspronkelijke oppervlakteruwheid van het onderdeel is ook een van de beïnvloedende factoren. Hoe ruwer het oorspronkelijke oppervlak, hoe kleiner de afname van de oppervlakteruwheidswaarde na kogelstralen; integendeel, hoe gladder het oppervlak, hoe ruwer het oppervlak na het kogelstralen.
Wanneer de onderdelen worden onderworpen aan zeer intensieve kogelstralen, verhogen diepe kraters niet alleen de oppervlakteruwheidswaarde, maar vormen ze ook een grote spanningsconcentratie, wat het effect van kogelstralen ernstig verzwakt.
