Proces wzmacniania metodą śrutowania sprężynowego
Wzmocnienie metodą śrutowania (znane również jako wzmacnianie przez śrutowanie) maszyn wzmacniających metodą śrutowania sprężynowego jest kluczowym procesem obróbki powierzchni, mającym na celu znaczne zwiększenie trwałości zmęczeniowej i odporności sprężyn na korozję naprężeniową. Jego efektu nie osiąga się poprzez „odczucie”, ale jest kontrolowany i weryfikowany za pomocą szeregu ścisłych i wymiernych wskaźników technicznych.
Podstawowe wskaźniki wzmacniania metodą śrutowania sprężynowego można podzielić na trzy główne kategorie: wskaźniki kontroli procesu, wskaźniki weryfikacji wyników i wskaźniki gwarancji wydajności.
I. Wskaźniki kontroli procesu śrutowania maszyny wzmacniającej (zapewniające prawidłowe parametry procesu)
Wskaźniki te muszą być monitorowane i rejestrowane w czasie rzeczywistym podczas procesu śrutowania.
Siła śrutowania (siła Almena)
Definicja: Jest to najważniejszy parametr kontroli procesu. Do pomiaru używaj znormalizowanych próbek Almen (zwykle typu A lub typu N). Zamocuj element testowy w tym samym miejscu co sprężyna. Po śrutowaniu próbka wygina się w łuk w kierunku powierzchni śrutowania. Zmierz wysokość łuku za pomocą miernika wysokości łuku.
Wartość wysokości łuku po osiągnięciu punktu nasycenia (tj. po podwojeniu czasu śrutowania i przyroście wysokości łuku nie przekraczającym 10%) jest intensywnością śrutowania. Jednostka: milimetr (mm) lub cal (cal), na przykład 0,35 mmA.
Znaczenie: Zbyt mała wytrzymałość, niewystarczający efekt wzmacniający; Nadmierna wytrzymałość może uszkodzić powierzchnię lub spowodować zmiany wymiarowe.
Stopień pokrycia
Definicja: Procent powierzchni kraterów powierzchniowych po wzmocnieniu do całkowitego. 100% pokrycia powierzchni oznacza, że powierzchnia jest całkowicie i równomiernie pokryta kraterami.
Wskaźnik: Wzmocnienie sprężyny zazwyczaj wymaga stopnia pokrycia większego lub równego 200% (tj. dwukrotnie dłuższego czasu wymaganego do osiągnięcia 100% pokrycia). Ma to na celu zapewnienie pełnego leczenia wszystkich obszarów, zwłaszcza mikroskopijnych wgłębień.
Metoda kontroli: Porównaj ze standardowym widmem pod mikroskopem lub użyj profesjonalnego oprogramowania do analizy obrazu.
Materiał, rozmiar i kształt pocisku
Materiał: Powszechnie stosowane są śrut ze staliwa, śrut ze stali nierdzewnej i śrut ceramiczny. Zależy to od materiału sprężyny (na przykład w sprężynach zaworów-o dużym naprężeniu powszechnie stosuje się kulki ceramiczne).
Rozmiar: musi być ściśle kontrolowany. Na przykład Φ0,3 mm, Φ0,5 mm itp. Granulki-o małych rozmiarach mogą wytwarzać płytsze, ale gęstsze warstwy naprężeń ściskających, dzięki czemu nadają się do stosowania na drobnych powierzchniach. Pelety-o dużych rozmiarach mogą generować głębsze warstwy naprężeń ściskających.
Kształt: Wymagany jest kulisty, bez ostrych krawędzi i narożników oraz bez uszkodzeń. Zepsute pociski mogą zarysować powierzchnię sprężyny i muszą zostać usunięte przez system sortowania.
Czas wystrzału
Wymagany czas przetwarzania przy określonych wymaganiach dotyczących wytrzymałości i krycia. Należy to ustalić poprzez testy procesowe.
II. Wskaźniki weryfikacji wyników pracy maszyny do śrutowania (bezpośredni pomiar efektu wzmocnienia)
Wskaźniki te należy mierzyć na wzmocnionych sprężynach lub na reprezentatywnych próbkach.
Powierzchniowe naprężenia ściskające i głębokość warstwy naprężeń
Definicja: Wielkość szczątkowego naprężenia ściskającego wywołanego śrutowaniem na powierzchni materiału i jego rozkład wzdłuż kierunku głębokości.
Metody pomiaru:-dyfrakcja promieni rentgenowskich (XRD), metoda wiercenia itp. Jest to najbardziej bezpośrednia i naukowa metoda weryfikacji.
Wskaźnik
Maksymalna wartość naprężenia ściskającego: Zwykle osiąga swój szczyt w pewnym punkcie pod powierzchnią (np. -800 MPa do -1200 MPa).
Compressive stress layer depth: The depth at which the residual compressive stress decays to zero. For high-performance springs, it is required to have a sufficiently deep effective stress layer (for example, >0,1 mm).
Chropowatość powierzchni
Definicja: Śrutowanie nieznacznie zmienia morfologię powierzchni.
Wskaźnik: Wartość Ra (średnie arytmetyczne odchylenie konturu). Wartość Ra wzrośnie po śrutowaniu, ale musi być kontrolowana w dopuszczalnym zakresie (na przykład Ra mniejsza lub równa 3,2 μm). Nadmiernie duża szorstkość może stać się nowym źródłem zmęczenia i przeciwdziałać efektowi wzmocnienia.
Integralność powierzchni
Definicja: Kontrola wizualna lub mikroskopowa w celu zapewnienia, że powierzchnia jest wolna od nadmiernego śrutowania (powodującego „skórkę pomarańczową” lub mikro-pęknięcia), osadzania się śrutu i punktów korozji spowodowanych odsłoniętym świeżym metalem.
III. Wskaźniki pewności działania maszyny wzmacniającej śrutowanie (ostateczna weryfikacja efektu wzmocnienia)
Jest to ostateczna weryfikacja procesu wzmacniania metodą śrutowania.
Wskaźnik poprawy trwałości zmęczeniowej
Definicja: Ocenia się go poprzez porównanie wyników badań zmęczeniowych sprężyn przed i po wzmocnieniu na stanowisku badawczym.
Wskaźnik: Ogólnie rzecz biorąc, wymagane jest kilkukrotne zwiększenie trwałości zmęczeniowej (liczba cykli do złamania) lub nawet o rząd wielkości lub więcej. Na przykład żywotność sprężyny bez śrutowania wynosi 500 000 razy, a po śrutowaniu musi osiągnąć ponad 2 miliony razy. Jest to podstawowy wskaźnik wydajności, na którym najbardziej zależy użytkownikom.
Odporność na relaksację/zdolność przeciwstawienia się relaksacji naprężeń
Definicja: Zdolność sprężyny do utrzymania siły sprężystej pod-długotrwałym obciążeniem. Śrutowanie może znacznie poprawić tę wydajność.
Metoda testowa: Utrzymać przez pewien czas w określonej temperaturze i obciążeniu oraz zmierzyć współczynnik utraty ładunku (lub wysokości). Stopień strat po śrutowaniu powinien być znacznie niższy niż w przypadku nieśrutowanych części.
Krótko mówiąc, wzmacnianie metodą śrutowania sprężynowego to nie tylko prosty proces „uderzenia”, ale wyrafinowany system inżynieryjny składający się z precyzyjnej kontroli parametrów, naukowej weryfikacji pomiarów i końcowego badania zmęczenia. Miejsca-nieprofesjonalne lub osoby próbujące strzelać butlami z gazem.