Kugelstrahlen ist ein Prozess, bei dem Sand- und Eisenkugeln mit hoher Geschwindigkeit auf die Oberfläche des Werkstücks gestrahlt werden, um einige mechanische Eigenschaften des Teils zu verbessern und den Oberflächenzustand zu ändern. Es kann zur Verbesserung der mechanischen Festigkeit von Teilen, Verschleißfestigkeit, Ermüdungsbeständigkeit und Korrosionsbeständigkeit usw. verwendet werden. Es kann auch zur Oberflächenmattierung, Entzunderung und Optimierung der Eigenspannung von Guss-, Schmiede- und Schweißteilen verwendet werden.
Beim Kugelstrahlen wird eine große Anzahl von Projektilen auf die Oberfläche des Teils gesprüht, genau wie unzählige kleine Hämmer, die auf die Oberfläche hämmern. Daher erzeugt die Oberfläche des Metallteils eine extrem starke plastische Verformung, wodurch die Oberfläche des Teils eine bestimmte Dicke einer Kaltverfestigungsschicht erzeugt, die als Oberflächenverstärkungsschicht bezeichnet wird. Diese Verstärkungsschicht verbessert die Dauerfestigkeit des Teils erheblich .
Bevor wir die Kugelstrahltechnologie verstehen, müssen wir die drei verwirrenden Begriffe Kugelstrahlen, Sandstrahlen und Kugelstrahlen erklären.
Diese drei Konzepte sind eigentlich vier Wörter: Spray, Throw, Shot, Sand. Unter ihnen ist das Strahlen die Prozessmethode, und Strahlsand ist das verwendete Material. Beim Sprühen wird Hochdruckluft verwendet, um Schrot und Sand auf die Oberfläche des Werkstücks zu blasen, und beim Werfen werden mit hoher Geschwindigkeit rotierende Klingen verwendet, um den Schrot auf die Oberfläche des Werkstücks zu schleudern. Der Schrot besteht aus Stahlschrot und der Sand aus Quarzsand.
Eigenschaften von Teilen nach dem Kugelstrahlen
Das Verteilungsgesetz der Spannung entlang der Tiefenrichtung nach dem Spritzen wird durch die Verteilungskurve der Kugelstrahleigenspannung ausgedrückt. Die Oberflächendruckeigenspannung, die Tiefe der Druckspannungsschicht, die maximale Druckeigenspannung und die Lage der maximalen Druckeigenspannung sind vier charakteristische Größen.
Unter ihnen haben die Oberflächendruckspannung und die Dicke der Druckspannungsschicht einen deutlicheren Einfluss auf die Oberflächenfestigkeitseigenschaften des Teils. Die Größe der Oberflächeneigendruckspannung und die Tiefe der Druckspannungsschicht hängen neben den Eigenschaften des Spritzmaterials selbst vor allem von der Kugelstrahlintensität und der Oberflächenbelegung ab.
Im Allgemeinen trägt eine geeignete Erhöhung der Kugelstrahlintensität und der Kugelstrahlabdeckung dazu bei, den Kugelstrahleffekt zu erhöhen, führt jedoch auch zu einer Erhöhung der Oberflächenrauheit. Für die Kugelstrahlbedeckung ist, wenn die Bedeckung unzureichend ist, die Druckeigenspannung der Oberflächenschicht relativ groß, aber Spannungsrelaxation neigt dazu, aufzutreten. Daher ist es notwendig, die Kugelstrahlintensität und die Kugelstrahlprobe in Kombination mit den Materialeigenschaften und Festigkeitsanforderungen vernünftig auszuwählen, damit der Kugelstrahlprozess die Festigkeitswirkung maximieren kann.
Veränderungen in der Materialstruktur der besprühten Oberfläche
Besprühte Oberflächen werden rau. Das Metall auf der besprühten Oberfläche wird herausgedrückt, wodurch winzige Metallspitzen gebildet werden, wodurch die Oberflächenrauhigkeit beeinträchtigt wird. Mit der Erhöhung der Kugelstrahlintensität, der Abnahme der Oberflächenhärte und der Verlängerung der Kugelstrahlzeit nimmt auch die Oberflächenrauhigkeit zu.
Drei Faktoren, die das Kugelstrahlen beeinflussen
Es gibt drei grundlegende Parameter zur Bewertung der Qualität von verstärkten Pellets: Festigkeit, Abdeckung und Oberflächenrauhigkeit.
1. Intensität des Kugelstrahlens
Zu den Prozessparametern, die die Intensität des Kugelstrahlens beeinflussen, gehören hauptsächlich: Projektildurchmesser, elastische Strömungsgeschwindigkeit, Projektilflussrate, Kugelstrahlzeit usw. Je größer der Durchmesser des Projektils, desto höher die Geschwindigkeit, desto größer der Impuls der Kollision zwischen des Projektils und des Werkstücks, und desto größer ist die Intensität des Kugelstrahlens. Die durch Kugelstrahlen gebildete Druckeigenspannung kann 6 0 Prozent der Zugfestigkeit des Teilematerials erreichen, die Tiefe der Druckeigenspannungsschicht kann normalerweise 0,25 mm erreichen und der maximale Grenzwert liegt bei etwa 1 mm. Die Kugelstrahlintensität benötigt eine bestimmte Kugelstrahlzeit, um gewährleistet zu sein. Nach einer bestimmten Zeit erreicht die Kugelstrahlintensität die Sättigung, und dann wird die Kugelstrahlzeit verlängert, und die Intensität wird nicht mehr wesentlich zunehmen. Beim Almen-Test der Kugelstrahlfestigkeit wird die Kugelstrahlfestigkeit durch die Scheitelhöhe der Verformung des Prüfstücks charakterisiert.
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2. Kugelstrahlabdeckung
Einige Leute denken oft so über die Abdeckungsrate beim Kugelstrahlen: Meine Düse sprüht das Werkstück 2 Mal mit 1 Mal nach oben und 1 Mal nach unten, kann sie die 200-prozentige Abdeckungsrate erreichen? Klingt auf den ersten Blick plausibel, ist es aber nicht.
Die Messung der Abdeckung ist wie folgt: Zuerst eine Schicht farbiger Glasur oder fluoreszierender Glasur auf die Oberfläche des Werkstücks auftragen, dann das Werkstück gemäß den Prozessparametern strahlen, das Werkstück nach einmaligem Besprühen der Oberfläche herausnehmen und den Rest unter beobachten ein Mikroskop (Lupe). Der Anteil der Beschichtung an der Oberfläche, bleiben 20 Prozent übrig, beträgt die Deckungsrate 80 Prozent. Wenn nur noch 2 Prozent Rückstände vorhanden sind, das heißt, die Abdeckungsrate 98 Prozent beträgt, kann es als vollständig beseitigt angesehen werden, das heißt, die Abdeckungsrate beträgt 100 Prozent, und es gibt einen Zeitpunkt zu diesem Zeitpunkt. Wenn eine Abdeckung von 400 Prozent erreicht wird, ist das die 4-fache Zeit.
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3. Oberflächenrauheit
Durch das Einblasen von Stahlkies verändert sich die Rauhigkeit der Werkstückoberfläche. Die Faktoren, die die Oberflächenrauheit beeinflussen, sind die Festigkeit und Härte des Teilematerials, der Durchmesser des Projektils, der Winkel und die Geschwindigkeit des Sprühstrahls und die ursprüngliche Oberflächenrauheit des Teils.
Unter den gleichen anderen Bedingungen, je höher der Festigkeits- und Oberflächenhärtewert des Teilematerials, desto schwieriger die plastische Verformung, desto flacher der Krater und desto kleiner der Oberflächenrauheitswert; je kleiner der Durchmesser des Projektils, desto langsamer die Geschwindigkeit, desto flacher der Krater, der Oberflächenrauheitswert wird kleiner; je größer der Sprühwinkel, desto kleiner die Normalkomponente der Projektilgeschwindigkeit, desto kleiner die Aufprallkraft, desto flacher der Krater, desto größer die Tangentialgeschwindigkeit des Projektils und desto größer die Abriebwirkung des Projektils auf der Oberfläche. Je kleiner der Rauheitswert; Auch die ursprüngliche Oberflächenrauheit des Bauteils ist einer der Einflussfaktoren. Je rauer die ursprüngliche Oberfläche ist, desto geringer ist die Abnahme des Oberflächenrauhigkeitswerts nach dem Kugelstrahlen; im Gegenteil, je glatter die Oberfläche, desto rauer die Oberfläche nach dem Kugelstrahlen.
Wenn die Teile einem hochintensiven Kugelstrahlen ausgesetzt werden, erhöhen tiefe Krater nicht nur den Oberflächenrauheitswert, sondern bilden auch eine große Spannungskonzentration, die die Wirkung des Kugelstrahlens ernsthaft schwächt.
