Bắn peening là một quá trình sử dụng tia bắn cát và bắn sắt với tốc độ cao để tác động lên bề mặt phôi nhằm cải thiện một số tính chất cơ học của chi tiết và thay đổi trạng thái bề mặt. Nó có thể được sử dụng để cải thiện độ bền cơ học của các bộ phận, khả năng chống mài mòn, chống mỏi và chống ăn mòn, v.v. Nó cũng có thể được sử dụng để làm mờ bề mặt, tẩy cặn và tối ưu hóa ứng suất dư của các bộ phận đúc, rèn và hàn.
Quá trình bắn peening là quá trình phun một số lượng lớn đạn lên bề mặt của bộ phận, giống như vô số chiếc búa nhỏ đập vào bề mặt. Do đó, bề mặt của bộ phận kim loại tạo ra biến dạng dẻo cực mạnh, làm cho bề mặt của bộ phận tạo ra một lớp làm cứng nguội có độ dày nhất định, được gọi là lớp tăng cường bề mặt, lớp tăng cường này sẽ cải thiện đáng kể độ bền mỏi của bộ phận .
Trước khi tìm hiểu công nghệ bắn bi, chúng ta cần giải thích ba khái niệm khó hiểu về phun bi, phun cát và bắn bi.
Ba khái niệm này thực sự là bốn từ: phun, ném, bắn, cát. Trong số đó, nổ mìn là phương pháp xử lý và cát bắn là vật liệu được sử dụng. Phun là sử dụng không khí áp suất cao để thổi bắn và cát lên bề mặt phôi, và ném là sử dụng các lưỡi quay tốc độ cao để chiếu bắn lên bề mặt phôi. Bắn được làm bằng thép, và cát được làm bằng cát thạch anh.
Đặc điểm của các bộ phận sau khi bắn peening
Quy luật phân bố của ứng suất dọc theo chiều sâu sau khi phun được biểu thị bằng đường cong phân bố của ứng suất dư khi phun. Ứng suất nén dư bề mặt, chiều sâu của lớp ứng suất nén, ứng suất nén dư cực đại và vị trí của ứng suất nén dư cực đại là bốn đại lượng đặc trưng.
Trong số đó, ứng suất nén bề mặt và độ dày của lớp ứng suất nén có tác động rõ ràng hơn đến đặc tính tăng cường bề mặt của chi tiết. Ngoài các đặc tính của vật liệu được phun, kích thước của ứng suất nén dư bề mặt và độ sâu của lớp ứng suất nén chủ yếu phụ thuộc vào cường độ bắn và độ che phủ bề mặt.
Nói chung, việc tăng một cách thích hợp cường độ mài mòn của bắn và phạm vi bao phủ của bắn mài sẽ giúp tăng hiệu ứng mài mòn của bắn, nhưng nó cũng sẽ làm tăng độ nhám bề mặt. Đối với độ che phủ bắn peening, khi độ che phủ không đủ, ứng suất nén dư của lớp bề mặt tương đối lớn, nhưng dễ xảy ra hiện tượng giãn ứng suất. Do đó, cần phải lựa chọn hợp lý cường độ bắn và mẫu thử bắn kết hợp với các đặc tính vật liệu và yêu cầu tăng cường, để quá trình bắn peening có thể tối đa hóa hiệu quả tăng cường.
Thay đổi cấu trúc vật liệu của bề mặt được phun
Bề mặt được phun trở nên thô ráp. Kim loại trên bề mặt được phun bị ép ra ngoài, tạo thành các đỉnh kim loại nhỏ, do đó ảnh hưởng đến độ nhám bề mặt. Với sự gia tăng cường độ mài mòn của bắn, giảm độ cứng bề mặt và kéo dài thời gian mài mòn, độ nhám bề mặt cũng sẽ tăng lên.
Ba yếu tố ảnh hưởng đến bắn peening
Có 3 thông số cơ bản để đánh giá chất lượng của viên nén gia cố là cường độ, độ phủ và độ nhám bề mặt.
1. Cường độ bắn
Các thông số quá trình ảnh hưởng đến cường độ bắn của đạn chủ yếu bao gồm: đường kính đạn, tốc độ dòng đàn hồi, tốc độ dòng đạn, thời gian bắn, v.v. Đường kính của đạn càng lớn, tốc độ càng nhanh, động lượng va chạm giữa đạn và phôi, và cường độ bắn càng lớn. Ứng suất nén dư hình thành do bắn peening có thể đạt tới 60 phần trăm độ bền kéo của vật liệu bộ phận, độ sâu của lớp ứng suất nén dư thường có thể đạt tới 0,25mm và giá trị giới hạn tối đa là khoảng 1mm. Cường độ bắn cần một thời gian bắn nhất định để đảm bảo. Sau một khoảng thời gian nhất định, cường độ mài mòn của ảnh đạt đến độ bão hòa, sau đó thời gian mài mòn của ảnh được kéo dài và cường độ sẽ không còn tăng đáng kể nữa. Trong phép thử Almen về độ bền bắn, độ bền bắn được đặc trưng bởi chiều cao đỉnh của biến dạng của mẫu thử.
hình ảnh
2. Độ bao phủ của shot peening
Một số người thường nghĩ theo cách này về tỷ lệ bao phủ bắn peening: Vòi của tôi phun phôi 2 lần với 1 lên và 1 xuống, nó có thể đáp ứng tỷ lệ bao phủ 200 phần trăm không? Thoạt nghe có vẻ hợp lý, nhưng thực tế không phải vậy.
Phép đo độ che phủ như sau: đầu tiên phủ một lớp men màu hoặc men huỳnh quang lên bề mặt phôi, sau đó cho phôi nổ theo các thông số của quy trình, lấy phôi ra sau khi phun bề mặt một lần và quan sát phần dư dưới kính hiển vi (kính lúp). Tỷ lệ lớp phủ trên bề mặt, nếu còn lại 20 phần trăm, tỷ lệ phủ là 80 phần trăm. Khi chỉ có 2 phần trăm dư lượng, nghĩa là tỷ lệ bao phủ là 98 phần trăm, nó có thể được coi là bị xóa hoàn toàn, nghĩa là tỷ lệ bao phủ là 100 phần trăm và có một thời điểm tại thời điểm này. Nếu đạt được mức độ bao phủ 400 phần trăm, tức là gấp 4 lần thời gian.
hình ảnh
3. Độ nhám bề mặt
Do được phun bắn thép nên độ nhám bề mặt phôi có sự thay đổi nhất định. Các yếu tố ảnh hưởng đến độ nhám bề mặt là độ bền và độ cứng của vật liệu bộ phận, đường kính của đạn, góc và tốc độ phun và độ nhám bề mặt ban đầu của bộ phận.
Trong cùng các điều kiện khác, giá trị độ bền và độ cứng bề mặt của vật liệu bộ phận càng cao thì biến dạng dẻo càng khó, miệng núi lửa càng nông và giá trị độ nhám bề mặt càng nhỏ; đường kính của đạn càng nhỏ, tốc độ càng chậm, miệng núi lửa càng nông, Giá trị độ nhám bề mặt càng nhỏ; góc phun càng lớn, thành phần bình thường của vận tốc đường đạn càng nhỏ, lực tác động càng nhỏ, miệng hố càng nông, vận tốc tiếp tuyến của đường đạn càng lớn và hiệu ứng mài mòn của đường đạn trên bề mặt càng lớn. Giá trị độ nhám càng nhỏ; độ nhám bề mặt ban đầu của bộ phận cũng là một trong những yếu tố ảnh hưởng. Bề mặt ban đầu càng thô thì giá trị độ nhám bề mặt sau khi bắn càng nhỏ; ngược lại, bề mặt càng mịn thì bề mặt sau khi bắn càng thô.
Khi các bộ phận bị mài mòn do bắn cường độ cao, các vết lõm sâu không chỉ làm tăng giá trị độ nhám bề mặt mà còn hình thành nồng độ ứng suất lớn, làm suy yếu nghiêm trọng tác dụng của bắn.
