抛丸强化技术的应用可有效改善和提高汽【tí gāo qì】车关键部件的抗疲劳【kàng pí láo】寿命和耐腐蚀【nài fǔ shí】性能。目前,全球很多著名【duō zhe míng】的汽车【de qì chē】整车厂【zhěng chē chǎng】商和零部件制造商都已将强化列入标准的生产工艺流程【yì liú chéng】中,同时,强化设【qiáng huà shè】备也与其他制造设备一样形成了完整的现【zhěng de xiàn】代制造流水线。本文由青岛铸【qīng dǎo zhù】造机械【zào jī xiè】厂整理【chǎng zhěng lǐ】。
随着抛丸强【pāo wán qiáng】化技术【huà jì shù】的不断发展【zhǎn】,其在汽【qí zài qì】车制造【chē zhì zào】领域用于改善【yú gǎi shàn】和提高汽车关【qì chē guān】键部件【jiàn bù jiàn】的抗疲劳寿命越来越【yuè lái yuè】成为人们关注的重点,并且在轿车、卡车、摩托车等设计的较初就对其【jiù duì qí】进行了【jìn háng le】充分考虑和重视【shì】。目前【mù qián】,大部分发动机零件【jiàn】的设计中都会有喷【pēn】/抛丸强【pāo wán qiáng】化技术【huà jì shù】和工艺【hé gōng yì】的应用,包括:曲轴 (去氧化皮和强化)、连杆【lián gǎn】(强化)、传动齿【chuán dòng chǐ】轮和其他轴类【tā zhóu lèi】零件【jiàn】,齿圈、活塞,太阳齿和行星齿以及【chǐ yǐ jí】板簧和【bǎn huáng hé】圆簧等。大量的汽车零【qì chē líng】部件【jiàn】,无论是铸【zhù】/锻件【jiàn】、压铸【zhù】件【jiàn】,还是机械切削件【jiàn】、焊接件【jiàn】都需要利用不同类型的喷【pēn】/抛设备【pāo shè bèi】进行表面处理,如去除【rú qù chú】氧化皮,去毛刺、清砂和清理其他表面杂质。
有确凿的数据【de shù jù】证明:通过喷【tōng guò pēn】丸强化,能让板簧的抗疲劳寿命延长【zhǎng】600%,传动齿【chuán dòng chǐ】轮的抗【lún de kàng】疲劳寿命延长【zhǎng】1500%,曲轴的抗疲劳寿命延长【zhǎng】900%。有效提高零部件的抗【jiàn de kàng】疲劳性能和耐腐蚀性能,对其使用寿命和使用【hé shǐ yòng】安全性【ān quán xìng】具有重【jù yǒu chóng】大的意【dà de yì】义。依靠喷丸强化技术,零件可设计地【shè jì dì】更轻巧【gèng qīng qiǎo】,一些原【yī xiē yuán】来因工艺规格要求不得不使用昂贵【yòng áng guì】材质的【cái zhì de】零件现在也可替换使用低价格材料【gé cái liào】,通过喷【tōng guò pēn】丸强化工艺能够达到同等甚【tóng děng shèn】至更好的性能【de xìng néng】标准。
曲轴制造流程中的抛丸清理
作为制造流程的一个环节【huán jiē】,热处理过的曲轴需要经由抛丸清理来去除【lái qù chú】表面的【biǎo miàn de】热氧化皮。曲轴被置于旋【zhì yú xuán】转辊轮上【shàng】,在滚动时,曲轴所有表面被充分【bèi chōng fèn】曝露在多个抛头抛射【tóu pāo shè】出的丸流下【liú xià】,多角度的丸粒【de wán lì】冲击使曲轴的外表面【wài biǎo miàn】得到彻底清理【dǐ qīng lǐ】。
曲轴的【qǔ zhóu de】尺寸决定了选用成全动漫在线观看免费高【miǎn fèi gāo】清的类【qīng de lèi】型。对于大【duì yú dà】的发动机,曲轴尺【qǔ zhóu chǐ】寸可能大到φ762mm、长【zhǎng】6096mm, 曲轴被置放于【zhì fàng yú】安装在台车上的一组【de yī zǔ】滚轮间【gǔn lún jiān】。有几种【yǒu jǐ zhǒng】工作方式,客户可【kè hù kě】以根据自己厂房车间【fáng chē jiān】的实际情况选择固定【zé gù dìng】抛头,既可让台车在抛头下移动【yí dòng】,也可固定台车【dìng tái chē】,移动【yí dòng】上方的抛头。无论选择哪种方式,安放在滚轮间【gǔn lún jiān】的曲轴【de qǔ zhóu】都是不停地旋【tíng dì xuán】转,使其各表面都接受充分地抛丸清理。
小一些的曲轴,如【rú】φ152~203mm、长914mm,通常是利用旋吊式成【diào shì chéng】全动漫在线观看免费【kàn miǎn fèi】高清进行抛【jìn háng pāo】丸清理。曲轴被悬挂在一个吊【yī gè diào】钩上,然后经悬链的转动被送入安装有多【zhuāng yǒu duō】个抛头的抛丸室,进行抛【jìn háng pāo】丸清理。吊钩在抛丸室里旋转【lǐ xuán zhuǎn】,让工件【ràng gōng jiàn】充分曝【chōng fèn pù】露在高【lù zài gāo】速丸流下【xià】,边旋转边通过。其清理【qí qīng lǐ】速度可达到【dá dào】250件【jiàn】/h,且清理效果非常好。
虽然对流程【duì liú chéng】控制的要求不如强化那【qiáng huà nà】么严苛,但现代的曲轴抛丸清【pāo wán qīng】理设备【lǐ shè bèi】也通过对流程【duì liú chéng】参数的监控来保证清理质量。
曲轴的强化
由于曲轴在交【zhóu zài jiāo】变应力作用下【zuò yòng xià】工作【gōng zuò】,其轴颈面变化转接圆角处发【jiǎo chù fā】生应力疲劳和应变破坏的危险性极【xiǎn xìng jí】大【dà】。目前,通过喷丸强化【wán qiáng huà】来改变曲轴抗疲劳性能已在【néng yǐ zài】大范围【dà fàn wéi】内得到普遍应用,且效果令人满意。
传统滚压工艺的缺陷是【shì】,由于受【yóu yú shòu】曲轴加工工艺【gōng gōng yì】性的限制,各轴颈【gè zhóu jǐng】圆角很【yuán jiǎo hěn】难与滚轮相吻合,
往往造成圆角的啃切现象,而且滚压后的曲轴变【qǔ zhóu biàn】形【xíng】较大,效果不佳【jiā】。喷丸强【pēn wán qiáng】化的机【huà de jī】理是利【lǐ shì lì】用严格控制直径并具【jìng bìng jù】有一定【yǒu yī dìng】强度的丸粒,在高速【zài gāo sù】气流作用下,形成弹【xíng chéng dàn】丸流并【wán liú bìng】连续向曲轴金属表面喷射,就像用【jiù xiàng yòng】无数个小锤进【xiǎo chuí jìn】行锤击,使曲轴【shǐ qǔ zhóu】表面产【biǎo miàn chǎn】生极为【shēng jí wéi】强烈的塑性变形【xíng】,形【xíng】成冷作硬化【zuò yìng huà】层【céng】。简而言之,由于曲轴在加【zhóu zài jiā】工中受各种机械切削力的作用,其表面特别是【tè bié shì】曲轴截面变化【miàn biàn huà】转接圆【zhuǎn jiē yuán】角处的应力分布极不【bù jí bú】均匀,工作中又受交变应力作用,很容易产生应力腐蚀而使曲轴【shǐ qǔ zhóu】的疲劳寿命降低。而喷丸强【pēn wán qiáng】化工艺是通过引入一个预压应力【yā yīng lì】来抵消零件在以后工作周期会受到的拉应【de lā yīng】力,从而提高工件【gāo gōng jiàn】抗疲劳性能和【xìng néng hé】安全使用寿命。
对于喷丸强化过程【guò chéng】,有两个【yǒu liǎng gè】较关键的参数。一个是【yī gè shì】应力强【yīng lì qiáng】度【dù】,这通常是采用【shì cǎi yòng】“阿尔门试片”进行强度【dù】检测。多个试【duō gè shì】片固定【piàn gù dìng】在曲轴【zài qǔ zhóu】的不同表面,特别是应力较集中的曲轴截面变化转接圆【zhuǎn jiē yuán】角处【jiǎo chù】,一同进行喷丸,试片上产生的【chǎn shēng de】压应力【yā yīng lì】影响导致试片【zhì shì piàn】弓曲。曲率的扩大变化与丸【huà yǔ wán】料冲击的能量成比例【chéng bǐ lì】。另一个确定喷丸质量的主要参数是覆盖率【fù gài lǜ】,这主要是指强化后表面弹坑【miàn dàn kēng】占据的面积与总强化表面的【biǎo miàn de】比值,该参数由曲轴【yóu qǔ zhóu】的设计工程师来定义,通常要求是在100%~200%,有些曲轴应用【zhóu yīng yòng】可能要求覆盖率【fù gài lǜ】高于200%。
根据曲轴的硬【zhóu de yìng】度和理想的导【xiǎng de dǎo】入压应【rù yā yīng】力强度【lì qiáng dù】,通常曲轴喷丸强化使【qiáng huà shǐ】用的丸【yòng de wán】粒硬度在50~55 HRC,大小在S 280~S 330 (0.7 mm~0.84 mm)。这样产生在“阿尔门试片”上的强度范围约在0.008~0.010 C (0.025 on the A scale)。相较于【xiàng jiào yú】抛丸清理,喷丸强化的工艺参数【yì cān shù】监控更为严苛。就曲轴【jiù qǔ zhóu】强化应【qiáng huà yīng】用而言,需要监控的参【kòng de cān】数包括【shù bāo kuò】:喷丸速度、喷丸强度、丸粒直径、喷丸的【pēn wán de】距离【jù lí】、强化的时间及【shí jiān jí】覆盖率。这些参数中任【shù zhōng rèn】意一个的变化,都会不【dōu huì bú】同程度地影响曲轴表面强化的效果。
正确应用可控的喷丸强化技术,能使曲轴和其它在高载荷条件下工作的零件的疲劳强度得到大幅提高,从而大大延长零件的抗疲劳寿命。先进、精密的带电脑程控技术的喷丸设备能够对喷丸流程进行严密监控,以确保喷丸质量的恒定性和可重复性。目前,全球很多著名的汽车整车厂商和零部件制造商都已将强化列入标准的生产工艺流程中,强化设备也与其他制造设备一样形成了完整的现代制造流水线PRODUCTS
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