喷抛工艺 – bevictor伟德体育官网 江苏bevictor伟德体育官网 Mon, 03 Aug 2020 08:00:24 +0000 zh-CN hourly 1 https://wordpress.org/?v=5.2.17 网带式抛丸机的特点和优势 /2285/ /2285/#respond Wed, 29 Jul 2020 06:32:15 +0000 /?p=2285
网带式抛丸机
网带式抛丸机

网带式抛丸机主要用于刹车碟片、铸造壳体、小型结构件等一系列小型工件的表面抛丸清理,这种抛丸清理机方案,无地坑设计,设备的安装施工灵活,如果设计有自动上下料设备 ,则网带抛丸机具有极高的自动化性能,是组建自动化抛丸清理线的理想设备。

网带通过式抛丸机对钢材、钢板、铸造件表面的毛刺、氧化层、焊接缝等具有极强的清理效果,抛丸后表面清洁、可以获得合适的表面粗糙度,为后续防腐涂装做准备,我司设计的网带式抛丸机,采用网带通过,并在抛丸室内转动改变工件位置,使各个角度充分暴露在抛丸下,完成抛丸清理,而各个工件间保持距离,不会发生磕碰现象。


网带式抛丸机设计优点

  1. 采用CAD设计框架,精准高效,同时采用有限元分析软件,三维仿真实验,获取合理的抛丸工艺技术方案;
  2. 采取2-8台的高效抛丸器设计方案,抛丸效率高,角度稳定,震动小抛丸角度稳定;
  3. 设计有高厚度护板,特殊分丸轮,钢丸、不锈钢丸抛丸利用率高;
  4. 抛丸设备采用高强度、高稳定性抗疲劳高锰钢,强度高、震动小,寿命长;
  5. 抛丸室前后设计由专业挡丸装置,防止钢丸飞溅,有效回收钢丸的设备;
  6. 可以控制抛丸器开启数量,根据具体抛丸工艺需要,开启合适的抛丸器减少浪费。

专业网带式抛丸机设计解决方案、抛丸清理技术方案服务商,为您提供一站式抛丸服务,欢迎咨询或来厂参观考察。

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积放悬链通过式抛丸清理机方案 /2291/ /2291/#respond Fri, 24 Jul 2020 07:54:14 +0000 /?p=2291
悬链通过式抛丸机
悬链通过式抛丸机

为了对一些发动机外壳、车钩钩体等部件的表面惊醒抛丸清理,bevictor伟德体育官网设计了一种积方悬链通过式抛丸清理机,这种清理机批次抛丸清理数量大,效率高,下面bevictor伟德体育官网就积放悬链式抛丸机的设计和使用做介绍。

1概述

1.1总 体 布 置

抛 丸室采用 6个 Q063RKA型抛丸器 ,分成 2组垂直布 置,形成2个抛丸工位。小车共 14台,每台小车设 1个工件吊钩。

1.2 自 动 工 作 过 程

将 手 动 / 自 动 按 扭 打 到 自 动 ,按 动 自 动 开 启 按 钮 。 风 机 自动启动 ,弹丸循环系统 (分离 ,提升 ,螺旋输送 )依次 间隔 5 秒 钟 自 动 开 起 来 ,1 至 抛 丸 器 依 次 自 动 启 动 (为 了 不 频 繁 的 启 动 和 停 止 抛 丸 器 ,抛 丸 器 设 置 成 一 直 打 开 ,有 无 工 件时只启动和停止供丸闸),准备工作完毕。每次进 2个小车, 出 2个小车 。若停止工作 ,按下“自动停止 ”按钮 ,整机将按 照开机顺序反 向 自动延时停 止。

操作者在装卸台将工件挂上吊钩,挂好工件后按动放 行按钮即可。

1 .3 主 要 参 数

生产能力 :2钩 /4分钟 ; 吊钩数量 :14个 ; 单钩载 重 :0.5T; 单台抛丸器抛丸量:270 kg/min; 抛丸器数量:6个; 除尘系统总风量:2 4 0 0 0 m 3/h ;

2 工作原理与结构特征


本 机 主 要 由 抛 丸 清 理 室 体 、悬 链 输 送 机 、 自 转 机 构 、提 升 机 、丸料 循 环 净 化 系 统 、抛 丸 器 、除 尘 系 统 、电 气 控 制 等 部 分 组 成 。

 2.1室 体

室 体 系 焊 接 结 构 。 室 内 用 高 锰 护 板 防 护 ,抛 丸 器 对 侧 设 有 耐 磨 铸钢护板防护。室顶通道采用多层胶板密封 ,粉尘 由室顶侧除尘 口 至除尘设备净化处理 。

2.2 悬 挂 输 送 系 统

工件输送机构采用积放链式悬链输送机 。由行星摆线 减速器机 构 连 续 驱 动 ,实 现 工 件 的 步 进 运 动 。工 作 时 ,通 过 调 整 涨 紧 装 置 上 的 螺母来调整链条的松紧程度。涨紧装置由接头活动轨、链轮组、小车 框架及重锤等部分组成 。有利于链条的安装并补偿在运转过程中因 磨损使链条节距增长的影响,以保持链条的涨紧状态,涨紧装置配 重体 的重力作用 ,实现积放链 自动涨 紧之 目的。

2 .3 供 丸 系 统

通过斗式提升机 ,将丸砂混合物从底部输送到清理机顶部的分 离器里 ,经过先进三级满幕帘式丸渣分离器实现丸 、尘分离。磁风选 分离器 主要 由螺旋滚筒筛 ,分离壳体 ,一级磁选滚筒 ,二级磁选 滚筒组成 ,分离效率 >I99.5%,如图 1。
磁 风选 分离器的工作原理是 :从斗式提升机提 上的丸砂混 合物 ,由螺旋输送 器送人滚筒筛 ,在滚筒筛 内外螺旋 的推动下 ,丸砂经 筛 网孔在分离 区内流幕状 落下进入一级磁选滚筒 ;大块物料 由内螺 旋推送 直接送人废料管排出。流幕状流下 的丸砂混合 物在下落过程中,部分灰尘被风吸走,丸被滚筒吸住随滚筒转动带到无磁区下落, 在下落过程中,较细小的丸被风吸到管口排出,循环使用的丸落到 储丸仓 ,供抛丸使用 ;经一级磁选滚筒未被 吸住 丸砂经舌板 落N- 级磁选滚筒 ,砂 自然落下进入管 口排 出,丸被滚筒 吸住 ,随滚筒转动 到无磁区落下至管 口回用 。通过调节 两个永磁滚筒的磁场方向和调 节板的伸出长度 ,或调节各个 永磁滚筒 上的调节板偏离滚筒 中心 的距离以获得满意的清理效果。

2 .4 抛 丸 器

抛 丸器是 由叶轮 、叶片 、分 丸轮 、定向套 、主轴等 主要零部件 组成,他的工作原理是,当抛丸轮高速旋转时,流入抛丸器的钢丸,在叶轮带动下,高速离心运动,由定向套窗口抛出,经叶片加速后抛向工件达到清理之目的。从抛 丸器抛 出的弹丸束方 向是 由定 向套来 调节的 ,它可改变弹丸 抛 射 位 置 ,如 图 2 。

2.5 除 尘 系 统

采 用 主 风 机 型 号 :4—7~m 12o左 90。 风 量 :2 2206—27 757m /h, 风 压 :4179 — 4028Pa, FD 620 布 袋 除 尘 器 。

2.6 电 控 系 统
电 气 部 分 采 用 三 相 四 线 制 供 电 方 式 ,采 用 西 门 子 PLC 机 作 全 过

程 控 制 ,全 机 分 为 手 动 和 自 动 两 种 工 作 方 式 。 为 了 检 测 丸 料 循 环 系 统运转情况 ,在各相关处均设有检测开关 ,随时检查运转情况 ,以防 丸 料 堵 塞 ;若 有 故 障 ,随 时 报 警 ,并 切 断 供 丸 回 路 ,以 防 止 事 故 扩 大 。 在总操作台处设有事故急停开关,以保证设备及人身安全。电器元 件集 中装设 在二 台电气柜和一 台控制台 内,以便 于操作 和维修 。丸 料循环系统由传感器进行运转检测,实现故障自检与提示功能。

3结论

该 机 可 用 于 对 车 钩 钩 体 、钩 舌 表 面 进 行 清 理 ,亦 可 片J于 对 其 它 工 件 (尺 寸 小 于 1100″1100)的 抛 丸 清 理 ,使 用 表 明 ,具 有 下 述 优 点 :

3.1采用大抛丸量 (Q063RKA)、高抛射速度 的悬 臂离心式 抛丸 器 ,能显著地清理效率 、获得满意的清理质量 ;

3.2采用双工位工作方式 ,并配有工件检测装置 ,达到 吊钩上 “有工件抛 ,无工件不抛 ”的 目的。

3_3密封性好。抛 丸过程 中无飞丸 ,近在咫尺 的墙壁 、玻璃无一 弹痕 ,大大的改善 了作业环境 。

3.4 采 用 了 先 进 的 电 控 技 术 ,连 锁 可 靠 、运 行 平 稳 、维 修 方 便


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六工位悬链式抛丸机的开发与应用 /2238/ /2238/#respond Wed, 22 Jul 2020 05:34:16 +0000 /?p=2238
多工位悬链式抛丸机
多工位悬链式抛丸机

铸铝件因其铸造工艺性能好、耐腐蚀等特性,被广 泛应用于航空航 天制造业 ,汽车行业 ,发动机制造业 ,水泵 、油泵制造业等。铸铝件一般加工部位都 比较少 , 大部分以铸态表面形式应用到装备中。但是,无论是一 般铸造 ,还是经过精铸后的铸铝件 ,其表面都需要进行 清理才能使用。实验证 明,用抛丸清理 的方法可以彻底 清除掉铸铝件表面的附着物,并且通过弹丸的抛打 ,可使工件的表面组织细化、均匀 ,提高表面质量。一直以 来 ,都是用常规的清理设备对铸铝件进行抛丸清理 ,并 没有针对铸铝件特性而研发专用清理设备。这样,对于 结构复杂的铸铝件来说会存在抛丸死角,而且生产效 率也不高。

研发人员根据铸铝 件的特性,结合悬链式抛丸清理机生产率高、吊钩悬挂 清理不碰伤工件等特点,研制开发了一种专门用于清理铸铝件 的新型悬链式抛丸清理机 。该设备特别设置 了六个抛丸清理工位 ,每个工位上设置两 台特殊抛丸 器,因为要达到对工件的光饰效果,需向磨料(弹丸)中 加入铝粉或是镁粉,所以抛丸器要具有特殊的密封结 构。该机设置了六个工位对挂在工装上的众多工件进 行 清 理 ,生 产 率 最 高 可 达 50 0 0 件 /h,这 是 史 无 前 例 的 。

1 功能概述?

该设备采用大抛丸量、曲线叶片抛丸器,对在抛射区内挂在工装上自转的众多铸铝件进行全面彻底的抛 丸清理,得到光滑、细密、均匀的理想表面。同时在弹丸 中加入铝粉或是镁粉等光饰材料 ,这些粉末大部分会 吸附在弹丸的表面 ,在弹丸打击工件的同时 ,起 到对工件光饰的效果。经过抛丸光饰的工件外表面十分美观, 表 面 清 洁 度 达 到 A — B 级 , 表 面 清 理 等 级 达 到 S a 2 ~ 2 .5 级,同时还提升了工件的整体质量,延长了工件的使用 寿命。

2 主要技术规格

清理工件最大尺寸(带工装):e1000mmx1200mm; 单 钩 工 件 最 大 重 量 :500kg;
抛 丸 器 :型 号 :Q063

数 量 :12 总抛丸量:12x250kg/min 总功率:12xl5kW;

弹 丸 循 环 系 统 :数 量 :2 套
循 环 量 :2x9Ot/h ;

悬链输送机 :链速:1一lOm/min(无级变频调速) 功 率 :4kW

链 长 :约 50m ;

清理等级:GB8923-88 A—B Sa2.5; 总 风 量 :44000m /h;

设 备 总 功 率 : 350kW 。

3 设备的组成及结构特点

该设备主要 由抛丸清理室体(2个 )、密封辅室 (2个 )、平 台 (2 个 ) 、除 尘 系 统 (1 套 ) 、悬 链 输 送 系 统 ( 1 套 )、抛 丸 器 (12 台 )、自 转 机 构 (2 套 )、地 基 、底 部 螺 旋 输送器 (4套 )、提升机(2套 )、分离器(2套 )、电气控制 等 部 分 组 成 (图 1)。

3.1 抛 丸 清 理 室

两个左右对称的抛丸清理室组装在一起,两端各连接密封辅室。抛丸室两端设气动大门,当工件在抛丸室内进行抛丸清理时,大门关闭,有效防止弹丸及粉尘的 逸 出 。为 保 证 弹 丸 能 有 效 地 抛 射 到 清 理 工 件 表 面 上 ,室体一侧装有6个工位、12台不同位置的抛丸器。室内 有 高 强 度 、高 耐 磨 性 的 ZGMn13护 板 防 护 ,以 保 护 各壁板不受磨损。为防止丸尘外溢,室顶“u”形通道采用多层胶板密封,粉尘由室体侧面上方的排尘口至除尘设备净化处理。

3.2 抛丸器

该设备选用 12台单圆盘 曲线叶片抛丸器 ,每个抛丸工位设置两台抛丸器 ,利用先进的微机模拟系统模拟出对工件的抛丸清理过程,得到最件抛射角度。该抛丸器由叶轮、叶片、分丸轮、定向套、主轴、壳体等主要零部件组成(结构剖面图如图2)。使用曲线叶片抛射速度比较高,一般可达83m/s。叶轮转速一般可达到2350r/min,比直线叶片抛丸器抛射速度高15%左右,可缩短对工件的清理时间,进一步提高生产率。采用单圆盘叶轮,用叶片销、弹簧卡固定叶片,抛射带比较宽且集中,抛丸均匀。

另外,为达到对工件的光饰效果,需向弹丸中加入铝粉或是镁铝,这样对主轴轴承的密封就提出了很高的要求。为此,研发人员特别设计了一种特殊的迷宫密封装置,不仅可以有效地防止粉尘的侵入,而且特殊的导油结构 可以随时对轴承进行润 滑及散热 ,有效控制轴承温升。

?3.3 悬 链 输 送 系 统

悬链 系统 由吊钩 、悬链 驱动装置 、PX 160 模 锻 链 、 涨 紧 装 置 等 组成 。 本 系 统 是 工 件 的 输 送 部 件 ,负 责将工件从室体外输送至抛丸区,在抛丸 区中问 由 自转减速装 置带动 ,使工件进行原地 自转 ,达到对工件的各个表面进行 全面清理的目的,工件抛丸处理后再由本系统输送至 室体 外卸件 。

3.4 自转机构

本设备设有两套 自转机构 ,每套 自转机构 由减速机 、支 架 、主 动 链 轮 、链 条 、涨 紧 弹 簧 、支 撑 滚 轮 等 组 成 (如 图 3)。每 套 自 转 机 构 上 设 置 三 个 自 转 工 位 。工 作 过 程中,当负载吊钩到达室体内抛射工位时,吊钩上部的 链轮便与自转机构运动的着链条相啮合,实现吊钩自转 ,对工装上的众多工件进行全面的清理 、光饰 。

3.5 丸料循环净化系统

丸料循环系统包含 以下各部件 :提升机 、分离器 、 螺旋输送器 、丸料控制系统 、抛丸器等 。从斗式提升机 流 入 的 丸 、渣 、尘 混 合 物 ,由 分 离 器 螺 旋 送 到 分 离 器 ,并 被分离器螺旋沿分离器均布,然后通过分离器重锤的 调节 ,呈流幕状均匀流至丸料仓 ,丸料仓的弹丸经供丸 闸门进入抛丸器 ,抛丸后的丸 、渣 、尘混合物经清理室 、 螺旋输送器进入提升机 ,提升机再提至分离器进行分 离,依次循环使用。

3.6 除尘系统

除尘系统由一级尘 降室、二级旋风除尘器 、三级滤筒 除 尘 器 、离 心 式 高 压 风 机 、管 道 、排 尘 烟 囱 等 组 成 。 . 抛丸清理时产生的含尘气流经过一级沉降室和连 接管进人二级旋风体除尘器、然后进入滤筒除尘器 ,含 尘气流经滤筒过滤后(除尘效率不低于 99.9%)经过离 心式通风机排 入烟囱进行高空排放 ,排放粉尘浓度 100rng/m ,符 合 国 家 环 保 局 规 定 的 行 业 排 放 标 准 。 另 外 ,因为该设备的磨料(弹丸 )中加入了光饰作用的粉 末,在清理过程中会有一部分粉末被抽风机吸到滤筒 除尘器中,为了防止粉末集中产生危险,在除尘器上特 别 设 置 了 差 压 控 制 器 ,粉 末 吸 附 过 多 时 会 自 动 报 警 ,采取清灰措施。

4 工艺流程?

将待清理的工件装在工装上,在吊具的吊装下进入抛丸清理室,当进入抛丸清理区后停止 ,抛丸室大门关 闭 ,工 件 在 自 转 机 构 的 驱 动 下 自 转 ,同 时 抛 丸 器 对 工 件进行抛丸清理 、光饰 ,清理完毕后 ,大 门开启 ,工件运出室外卸件。本设备设置五组,共 30个吊钩装置,当一 组 (6 个 )吊 钩 在 清 理 室 进 行 清 理 的 过 程 中 ,其 它 吊 钩 可进行工件的装卸。其工艺流程为:装零件一抛丸清 理一卸零件一装零件。

本 设 备 采 用 可 编 程 控 制 器 (PLC)控 制 ,预 留 10% 输入输出点。整套系统可自动操作,也可手动控制。

5 结束语

本项目的研发为铸铝件提供了先进、高效、环保的表面清理光饰设备 ,实现 了对铸铝件进行一次性彻底 清 理 的 同 时 对 工 件 表 面 进 行 光 饰 的 双 重 功 能 。并 且 ,采 用六个清理工位,生产率极高 ,是传统悬链式抛清理机 (最 大 到 3 工 位 )无 可 企 及 的 。

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喷砂除锈过程中粉尘预防及其防护措施 /2128/ /2128/#respond Fri, 03 Jul 2020 13:14:49 +0000 /?p=2128 1 概 述

在电弧热喷涂防腐作业中,需要对工件喷砂除锈处理。

1.1 电弧热喷涂长效防腐施工工艺流程

工件预处理一喷砂除锈 清吹一 喷涂金属 涂层一刷涂封闭涂层一成品检验

1.2 喷砂除锈施工要点 (1)磨料要求有棱角、清洁、干燥 、没有油污。 (2)喷 射 处 理 所 用 的 压 缩 空 气 经 过 冷 却 装 置

及油水分离器处理 ,以保证压缩 空气的干燥 、无 油 。 压 缩 空 气 压 力 为 0.7MPa。

(3)喷嘴到基体金属表面保持 10~30mm的 距离。

(4)喷嘴的孔口直径由于磨损而增大,当其 直径增大 25%时需更换。

(5 ) 喷 射 方 向 与 基 体 金 属 表 面 法 线 的 夹 角 控 制在 15。~30o范围内。

(6)喷 砂 设 备 尽 量 接 近 工 件 ,以 减 少 管 路 长 度和压力损失 ,避免过多的管道磨损,也便于施工 人员相互 联 系。

(7 ) 表 面 预 处 理 后 ,用 干 燥 、无 油 的 压 缩 空 气 清 除 浮 尘 和 碎 屑 ,清 理 后 的 表 面 不 得 用 手 触 摸 。

(8)涂 装 前 如 发 现 基 体 金 属 表 面 被 污 染 或 返 锈,必须重新进行处理。

2 喷砂除锈施工过程中粉尘防护措施

传统的喷砂除锈施工易产生大量的成分为钢 材表面的氧化皮 ,浮锈 、喷砂砂料等粉尘 ,严重污 染 了施工现场及周边地区的环境 ,影响施工人员 的 身 体 健 康 。为 此 ,江 苏 华 美 工 程 公 司 领 导 和 工 程 技术人员通过分析研究,改进喷砂除锈施工工艺 , 通过采取相应的防护措施 、改造防腐车间 、改进粉 尘回收设备,减少和降低了粉尘的产生,在实际施 工中取得了一定的实际效果 。

2.1 减 少 粉 尘 的 产 生 量

传统的喷砂除锈工艺采用的喷砂砂料为黄沙 或石英砂 ,在喷砂过程 中:黄沙和石英砂容易破 碎 ,粉尘产生量大 ;重复使用率低 ,只能重复使用 3次 ;黄沙或石英砂喷涂效率低 ,效果相对较差。

针对这些缺陷 ,bevictor伟德体育官网首先在砂料上进行改进 , 选用钢砂 G25作为喷砂砂料后,明显减少了粉尘

的 产 生 量 ;钢 砂 G25 硬 度 高 ,塑 性 好 ,不 易 破 碎 , 可 回 收 重 复 多 次 使 用 (6 次 ),实 现 了 节 能 环 保 ;而 且钢砂G25颗粒质量大,冲击力大,能较好的消 除钢材机体内应力,起到一定的时效处理作用,提 高了钢材材质。

2.2 增加 喷砂 车间通风 量和通 风 方式

喷 砂 车 间 外 形 尺 寸 为 宽 5 .5 m , 高 4 m , 长 13.5m , 传 统 的 压 入 式 通 风 方 式 容 易 造 成 通 风 风 流和喷砂风流相互干扰 ,致使风流紊乱 ,容易扬起

粉尘 ,妨碍操作工的视线 ,威胁着操作工 的安全 ; 容易出现漏喷现象,造成返工处理。

因此 ,通风方式由原来压入式通风改为抽出 式通风 ,一方面加大通风机通风量 ,另一方面减少 了风流之间的相互干扰 ,使新风流源源不断的带走 粉 尘 ,保 证 通 风 效 果 。

2.3 改造喷砂车间

由于钢砂 冲击力大 ,对墙壁有破坏作用 ,因此,在喷砂车间墙壁上悬挂厚度为 30mm的胶皮 ,有效保护了墙壁 ,保证 了喷砂棚的稳 固,确保了施工安全。

将原 喷砂棚人 口铁门改造 为塑料悬挂门帘 , 使每条塑料门帘相互叠压 1/3宽度,既挡住了钢 砂进出,又保证了新风流的进入 ,增加喷砂车间的 亮度 ,也有效保护了室外施工人员的安全。

2.4 更改空气和砂料的混合比

根 据 多 年 的 施 工 经 验 , 在 喷 砂 除 锈 施 工 过 程中,改进喷砂时空气和砂料的混合比,提高喷砂效 率,尽量减少钢砂使用量 ,提高粉尘产生后的回收 率。

2.5 改造粉尘回收设备

对喷砂车间的粉尘回收设备进行如下改造处理:

(1)在 轴 流 式 风 机 出 风 口 处 增 加 90。弯 头 ,将 风流引入室外出风口下方的水池中,利用风流的 冲击力所溅起的水花吸收粉尘 ,粉尘湿润后沉淀至池底。

(2)在水池的上方安装上口小下口大的锥形出风口,在出风口处用圆形风筒加高,在最高处加圆锥形防雨帽,保证抽风效果。

(3)为 保 证 湿 式 除 尘 效 果 的 稳 定 性 ,在 水 池中 部 架 设 溢 水 口 ,保 证 水 池 内 水 位 高 度 ,使 水 压 对弯头处出风口的压力恒定 ,从而保证溅起 的水 花稳定吸收粉尘。

(4)在 水 池 底 部 开 放 水 口 ,有 利 于 沉 淀 粉 尘 的清理 。

(5)轴流式风机人风 口处增加密 目钢筛网 , 防止钢砂的吸入 ,减少钢砂浪费。

喷砂车间粉尘回收设备改造示意图如图 l所 示 。

示意图
示意图

3 综合效益分析

新喷砂除锈工艺减少和降低了粉尘的产生 , 减少 了对施工现场和周 围环境的破坏 ,实现了环 保 ,有效保证 了职工和周围居民的身体健康。

新喷砂除锈工艺提高了生产效率 ,降低了职 工的劳动强度,节约了喷砂砂料,提高了喷砂砂料的 利 用 率 ,实 现 了 节 能 ,充 分 与 创 建 节 约 型 企 业 相 结 合 ,促 进 企 业 又 好 又 快 的 发 展 。

4 结 论

经过以上对施工工艺及施工设施的改进 ,有 效提高了生产效率 ,减少了对施工现场和周围环 境的破坏 ,实现了节能环保 ,降低了职工的劳动强 度 ,保证了安全生产和职工的身体健康 ,为企业的强壮发展铺垫了基石。

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吊挂环轨式抛丸生产线设计 /2092/ /2092/#respond Sun, 07 Jun 2020 06:23:17 +0000 /?p=2092
吊钩通过式抛丸机
吊钩通过式抛丸机

1 引言

抛丸机通过一种或多种砂料来打击金属的表面,消除金属表面的一些附着物 , 如铁锈 ,防止锈蚀 改善外观 从而提高产品质量 抛丸介质可以是各种规格的砂、 碳化硅颗粒、 小钢球等。

抛丸机抛出的钢砂通过叶片旋转, 打击到物体的表面, 去 除工件表面锈蚀。 抛喷丸清理技术的发展历程如同其他行 业技术的发展一样 , 经历 了从仿制到 自行开发至快速发展 的一个漫长的过程。 第一台抛丸机制成于上世纪 年代 , 我国在 年代初设计生产了一台 滚筒式抛丸清理 机。 现阶段, 相继出现了形式多样的清理机, 如通过式抛丸清理机、 转台式清理机、 吊钩式清理机、 履带式清理机、 滚筒式清理机、 链式清理机、 喷丸式抛丸清理机等, 在技 术发展趋势上主要是结合新技术 如先进 的虚拟制造技术、 机器人技术 、 使用新材料 如使用新材料解 决耐磨 问题 并与计算机技术 如软件开发 结合 , 从而实现抛丸机的 智能化、 电子化及红外远距离控制 , 实现全自动化清理 。

目前 , 中国已经有很多抛丸设备专业生产厂家 , 经过多年的研发 , 抛丸技术与装备日臻完善 , 性能不断提高, 应用范围已从单纯的铸造业表面清理扩大到冶金矿山、 机 械制造 、 汽车拖拉机 、 兵器制造 、 轻纺机械 、 船舶车辆 、 航空宇航等不同行业 , 其工艺范围亦从铸锻件的表面清理 扩展到金属结构件的强化、 表面加工、 抛喷丸成形等不同 的领域。 抛丸机大致分为 种, 即履带式抛丸机、 台车式 抛丸机、 路面抛丸机、 钢管内壁抛丸机和吊钩式抛丸机。

2 吊挂环轨式抛丸生产线设计方案

2.1工件处理要求

被抛丸处理的工件性能参数如下 工件的材质为Q345不规则形状, 最大尺寸为8000×3400×1600MM,工件重量6吨,生产效率45分钟/挂,年清理生产效率2000件/年, 清理标准为SA2.5。

2.2 抛丸机选型

根据工件的性能参数对抛丸机五种类型进行可行性分析。

履带式抛丸机适合用于大中型生产工件的表面清理及 强化 , 清理工件必须是单重在 以下 的铸件 。

台车式抛丸机主要适合中小型工件的表面清理的批量 生产, 该设备适合于发动机连杆、 齿轮、 膜片、 弹簧等的 表面处理 , 广泛应用于铸造和汽车制造业 , 具有生产效率高, 密封效果好 , 结构紧凑 , 装卸件方便 , 技术含量高等特点。

路面抛丸机利用电机驱动 , 抛丸轮在高速旋转过程中产生离心力和风力 一定颗粒度的弹丸流入进丸管时 可以控制弹丸的流量 便被加速带入高速回转的分丸轮中,在离心力的作下, 弹丸由分丸轮窗口抛出进入定向套, 再经由定向套窗口 控制丸料的抛打方向 抛出, 由高速回转的叶片拾起 , 并沿叶片之长度方向不断加速运动直至抛出, 抛出的弹丸形成一定的扇型流束, 冲击工作平面起着。

清理强化的作用 钢管内壁抛丸机采用喷丸技术来清理圆柱体的内壁 ,它是一种新型网管内壁喷丸清理机 , 它主要利用压缩空气 作为动力, 将弹丸加速产生一定的动能, 喷打钢瓶内壁, 当钢瓶定位于喷枪室时, 喷枪会 自动伸入各 自的瓶内, 喷 枪在腔 内上下移动 , 完成对瓶 内壁全方位喷射清理 , 是气 瓶行业选用最佳类型 。

吊钩式抛丸机作为抛丸清理机的标准机型 , 最大承载 量达 公斤, 它的生产效率相当高, 灵活性跨度也相 当大 , 是 理 想 的清 理 强 化 设 备 , 主 要 适 用 于 各 种 中 、 大 型 铸件、 锻件、 焊件、 热处理件的表面处理 , 包括易碎和形 状不规则的工件, 它是用电动葫芦和轨道将工件吊挂起来, 沿着轨道慢慢进入到抛丸机中进行抛丸的一种工艺方法 , 只要将工件的重心找好, 就能将工件平稳的吊起, 输送到 抛丸机中进行抛丸, 就能满足工件的性能要求。

根据bevictor伟德体育官网要处理工件的特点 , 只能采用吊钩式抛丸机 生产线才能满足工件生产的要求。

2.3 轨道运行方式选择

直线往返式方式是工件进到抛丸室 , 采用原地 回转进 行抛丸, 工件被抛完以后, 电动葫芦和工件, 将沿原路返 回 。 该 轨 道 运 行 方 式 虽 然 占地 空 间 小 , 但 由 于 第 二 个 工 件 要等上一个工件出来并卸下来后才能开始吊挂、 运行和抛丸, 工作效率低, 达不到 台件 年的性能指标要求。

环形轨道方式是指吊挂工件的轨道采用环形轨道 吊挂葫芦采用环链电动葫芦, 因为葫芦在室体外运行, 可采 用普通 的环链 电动葫芦 以减少成本 当第一个工件进行抛 丸后 , 继续 向前走 , 进到后密封室 , 第二个工件马上进入抛丸室进行抛丸, 效率上是直线往返方式的一倍, 所以这 种轨道方式能够满足生产效率 环形轨道方式的缺点是占 地空间相应的要大一些。

根据所处理工件的需求 , bevictor伟德体育官网认为采用环形轨道方式能够满足处理工件效率。

2.4 抛丸机生产线设计

抛丸机的机械结构如图1所示主要包括室体、 电器 、控制系统、 吊挂输送机构 、弹丸输送系统 、电动上下料平车、气动吊拉对开门、 抛丸器 、提升机 、除尘系统。 为满足被抛工件的技术性能要求 ,抛丸机生产线各环节的设计参数如下。

(1)室体

根据处理工件性能参数,轨道采用环轨输送工件,设计4个室体,分别是前密封室、抛丸室、后密封室、清理室。抛丸室的长度为3m,内部宽度4.3m,壳体采用12mm后钢板和方管焊接结构组成。前后密封室的长度均为8.5m,内部宽度大于4m,内部高度大于3.6m,密封室一段与抛丸室相连,另 一 端 装 有 气 动 吊拉 对 开 门 , 前 后密封室均设有安全检修 门 , 方便进入室体 内部进行作业 。清理室的长度为 米 内部宽度为 米 内部高度大于3.6m。

(2)电气控制系统

电器控制系统采用 自动和手动两种控制方式 , 正常运行状态下采用 自动控制方式 , 设备各部件按预先编好的程序进行顺序运行 安装调试 单个或几个功能部件运行 ,部件维修和试运转时采用手动控制方式 。

(3)吊挂输送机构

环形轨道采用的工字钢型号为 , 轨道总长度大于100m,电动葫芦的供电及控制采用环形滑触线方式 设有10 个钢丝绳电动葫芦和 个一次吊具 , 起吊工件的方式为两 个 电动 葫 芦 同 时起 吊一 个 平 衡 梁 , 平 衡 梁 下 面 挂 工 件 。葫芦通过平衡梁 吊装工件后快速运行至抛丸室 , 慢速变频调速通过抛射区 , 完成抛丸清理工作 。

(4)弹丸输送系统

螺旋输送器 由减速机 , 螺旋轴 , 输送罩 , 带座轴承等 组成 。 螺旋轴上装有脉冲轮 , 可检测跟踪螺旋的工作状态 , 一旦 出现堵塞不转等故障时 , 马上将信号反馈至 , 报 警或逐步停车 , 以保证设备的安全运转。

(5)电动上下料平车

清理设备采用 电动平车上下料 , 平车在专用轨道上行走 , 平车上设有驱动系统 , 由拖链拖线提供 电源 。载重量为8吨, 平车主要 由台面 、吨 , 台面行走机构等组成 , 尺寸8×2.4m。

(6)气 动 吊拉 对 开 门

前密封室外段、抛丸室与清丸室之间、清丸室外段,共设有 个气动吊拉对开门, 两扇大门均采用吊挂方式 ,通过滑架将门体悬挂在大门顶部的工字钢上,门体下面设有 导 向轮 ,大门的开关采用气缸驱动。

(7)抛丸器

叶轮体径向跳动≦0.15mm,面跳动≦0.05mm,动平衡检测≦15N.mm,主轴承空运转1小时≦35°C。

(8)提升器

提升器由减速器、控制电机、上下滚筒、7层高强度聚酯芯传动带、料斗、封闭罩壳和涨紧装置等组成。 提升 机的下部轴上装有脉冲轮 , 可检测跟踪提升机的工作状态 ,一旦 出现提升机皮带松弛打滑或堵塞不转等故障时 , 马上将信号反馈至PLC,报警或逐步停车,以保证安全运行。

(9)除尘系统

设备总除尘风量约为66000立方米/时,除尘点分别是除尘室、前后密封室和清理室、分离器。除尘效率为99%以上,粉尘排放浓度小于等于100mg/立方米,设备运行过程中,由本设备导致的周边粉尘浓度小于10mg/立方米,噪音小于93分贝。

3 结论

抛丸机利用抛丸器内叶片的高速旋转,将砂料高速抛出,打到工件表面上,去除工件表面锈蚀,改善产品外观,提高产品质量,本文根据待处理工件的技术性能参数,设计了一种抛丸机生产线?,?该抛丸机采用吊挂环轨道运行方式,能够实现对特定工件的抛丸处理。

专业吊挂式抛丸清理机设计制造厂家,为您提供更优质的吊挂式抛丸系统。

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喷丸机设计制造服务 /2020/ /2020/#respond Thu, 04 Jun 2020 09:43:16 +0000 /?p=2020
喷丸机
喷丸机

喷丸设备服务:

我司专业设计制造喷丸强化机、加压强力喷丸设备,根据客户的喷丸要求,和工件特征,定制喷丸工艺,设计专业的专用喷丸强化、喷丸改性机床设备,提供全面的喷丸培训和售后服务。

喷丸强化机种类:

  • 精控机械喷丸机,通过高压空气,驱动强化钢丸冲击工件,达到金属表面喷丸强化、喷丸改性的目的;
  • 激光喷丸强化设备,通过激光照射金属表面涂覆层,使涂覆层气化等离子体,而高速运动的等离子体在约束层(水约束)等约束下,高速冲击金属表面,达到喷丸强化的目的;
  • 高压水射流喷丸机,是一种通过高压水流驱动钢丸、玻璃丸等磨料,冲击工件表面,达到喷丸强化和改性目的的喷丸强化机床,可分为纯水射流、前后混合水射流、空化水射流喷丸机;
  • 液体喷丸机,通过乳化油作为介质喷丸强化的设备;此外还有超声波喷丸机、超声速喷丸机等系列喷丸设备。

喷丸机和喷丸设备应用种类:

  • 汽车工业喷丸机:齿轮喷丸强化、连杆喷丸强化、汽缸喷丸强化、弹簧喷丸强化、板簧、车架、扭力杆喷丸强化设备等,均为汽车行业喷丸应用等主要设备;
  • 电力能源喷丸机:风电齿轮喷丸强化、新能源电池电极喷丸强化、太阳能光电设备喷丸强化、输电设备喷丸处理设备等喷丸强化设备,均为电力能源行业防范使用的喷丸强化设备;
  • 医疗设备喷丸机:心脏支架喷丸、钛合金植入器械喷丸、人工植入式医疗器械喷丸强化设备,针对医疗行业专业设计制造的喷丸设备;
  • 航空航天工业喷丸机:航空起落架、航空发动机叶片、航空齿轮等系列航空航天部件设计等专用喷丸机。

喷丸机设计交付程序:

  1. 首先bevictor伟德体育官网需要确认喷丸工艺目的:①喷丸去应力强化;②喷丸表面硬化、纳米化;③喷丸表面毛化、增加粗糙度;④喷丸表面清理;⑤其他喷丸改性目的;
  2. 根据喷丸工艺目的,设计喷丸工艺技术参数,然后经一步做喷丸工艺试验,确认喷丸工艺可行性,确定喷丸工艺;
  3. 根据工件特性设计喷丸机,确定喷丸机设计方案,采购、加工喷丸机配件设备,制造喷丸机;
  4. 喷丸机喷丸试机,喷丸工艺校验,确定喷丸标准作业表和相关操作手册;
  5. 交付客户,安装调试,喷丸培训,定期售后培训和技术更迭,产品售后保障。

专业从事喷丸强化设备、强力喷丸机制造,提供全面喷丸技术培训、喷丸技术解决方案,欢迎咨询了解。

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纯铜在空化水射流喷丸后的表面空蚀研究 /2006/ /2006/#respond Tue, 26 May 2020 13:56:31 +0000 /?p=2006 空化水喷丸强化是利用高压水射流所产生的空穴效应打击金属表面得到强化效果”,在材料表层引人残余压应力和引起加工硬化,从而提高材料的疲劳寿命, Vyas等较详尽地研究了面心立方金属的空蚀过程,发现在空蚀很短的时间内,金属就开始发生塑性变形,扫描电镜下晶界和滑移带显现,同时表层硬度提高、微观应变提高、位错胞尺寸下降、宏观残余压应力提高等。因此有效的利用这种方法可使金属表面达到强化效果,提高表面残余压应力,但是在这个强化的”过程中却存在不利情况,即空泡不断溃灭时产生的冲击波和微射流反复作用,损害金属表面,形成非常有害的空蚀, 19世纪末,在船舶螺旋桨叶片上首次发现空蚀现象,已经进行很多针对空蚀作用机理的研究。但由于空蚀过程中受到流动动力学、机械冲击、过流部件材料种类与成分,以及材料表面与液体的电化学交互作用等诸多因素影响,空蚀机理比较复杂181,对于不同的种类材料在不同环境下的空蚀机理,现在依然没有得到令人信服的结论,所以研究空化过程中的空蚀现象是非常必要的。空蚀过程包括孕育期、上升期、平稳期和衰减期四个阶段”,其中孕育期是最重要阶段。

铜及铜合金大量应用在船舶螺旋桨、高速舰艇、水轮机、阀门、水泵等过流部件,空蚀使服役的螺旋桨使用效率下降,这不仅造成了巨大的经济损失,甚至造成事故,威胁到生命安全造成重大损失[1,所以铜及铜合金的空蚀问题也是目前备受关注的问题之一。本文选取纯铜作为试验材料,对其进行一系列工艺参数的空化水喷丸处理,通过观察喷丸后试样的表面形貌、粗糙度,对空蚀孕育期内的损伤进行了探讨。

1试验材料和方法

试验材料选用5mm厚的纯铜(Cu)板材,在真空炉中500℃退火60min,以消除工业纯铜板材的的残余应力,得到均匀尺寸的晶粒。将纯铜板材切成φ30 mm的圆片,经过镶嵌、精磨和抛光处理,得到表面粗糙度(Sa)为0.13um金相试样。

采用自行研制的空化水喷丸设备对试样进行不同时间的喷丸处理。喷丸时试样和喷嘴均淹没在水中,选用直径为1mm的喷嘴,垂直于喷丸式样表面的中心处,喷嘴与试样的距离为80mm,水射流压力为20MPa。

采用ZEISS SUPRA55场发射扫描电子显微镜观察试样表面形貌变化,采用LEICA DCM3D型三维视频显微镜对水喷丸后的表面形貌进行显微组织观察,分析表面粗糙度,金相试样腐蚀剂采用5gFeCL,+25mlHCL+50mlH,O的混合溶液进行擦拭。

2试验结果与分析

2.1表面空蚀损伤

采用淹没式空化水射流对抛光态试样表面进行喷丸处理,观察试样表面的损伤程度,一次射流区由喷嘴喷出的空化水射流垂直打在试样表面,造成的接近喷嘴尺寸的损伤斑点,在该区外围的环形损伤区,由于一次射流区空泡爆破产生的冲击波对部分喷嘴喷出的水射流作用,可称为混合射流区,其示意图如图1所示。测得低倍损伤表面形貌见图2。观察试验后所得喷丸试样,损伤严重的一次水射流区的尺寸约为1mm左右,与喷嘴直径相近。

空化喷丸原理
空化喷丸原理

2.1.1一次射流区的损伤

通过观察不同工艺参数空化水喷丸处理试样表面的形貌变化,式样进行水喷丸前必须处于机械抛光状态。在20Mpa下喷丸不同时间后式样的表面形貌如图3所示。由图3可见,水喷丸10min时,试样表面已经出现少量塑性变形坑、大量空蚀针孔。塑性变形坑的尺寸大小不均匀,最大直径为304m,空蚀针孔尺寸基本相同,约2um,见图3 (b)。水喷丸25min时,损伤程度显著加大,塑性变形坑和空蚀针孔数量明显增多,但是尺寸变化很小,李晶形貌基本都显现出来,而且局部空蚀针孔出现了汇聚的状况,呈现局部少量剥落现象,见图3(c)、3(d) 。喷丸40min时,试样表面晶粒相貌完全显现,说明由于塑性变形程度增加,晶内位错移动和孪生的结果,使得晶粒发生了转动,不同晶粒转动方向和程度不同,晶粒高低起伏程度不同,从而显现晶粒形貌。高倍数下观察发现,空蚀针孔汇聚处开始有少量剥落,还出现开口大且深的空蚀孔洞,塑性变形产生的滑移带也开始变形,呈现弯曲状,见3 (e)、3(f)。喷丸60min时,试样表面出现大量空蚀孔洞和空蚀针孔,但还能观察到晶粒形貌,说明表面金属剥落量小,可以观察到空蚀孔洞内呈现网格状,说明空洞内部以这种形式缓慢剥落。随着时间继续增加,塑性变形和剥落急剧上升,表面粗糙度进一步增大。喷丸90min时,试样表面损伤严重,大量金属剥落,只存在深的空蚀孔洞,可以看到大块金属剥落后的形貌。由于纯钢的硬度低,受到空泡作用产生塑性变形坑,使坑周围的金属凸起,大量空蚀孔洞互相挤压,金属凸起程度越来越大,最后整块剥落,孔洞内部存在滑移带,如图3 (i)所示。

水喷丸
水喷丸

为了更清晰的观察一次射流区塑性变形坑空蚀针孔的出现和生长,进行20MPa下的一次射流损伤区的原位观察,在一次射流区固定位置随着时间的增加观察固定位置塑性变形坑及其周围区域内的变化,分析塑性变形坑的长大方式。

一次射流
一次射流

如图4 (a)所示,喷丸1min时就出现了塑性变形坑,尺寸大约为25um,内部呈鱼鳞纹且存在空蚀针孔。喷丸增加到10min后,空蚀坑周围出现少量机械损伤和剥落,依然存在空蚀针孔,空蚀坑的大小变化较小,但是空蚀坑边缘变圆滑且内部的鱼鳞纹也变浅,如图4 (b) 。当时间增加到15min时可以清晰观察到空蚀坑尺寸变大,形状开始趋于圆形,内部鱼鳞纹变得更浅,局部放大后可观察到空蚀坑边缘存在大量的针孔,随着空泡在内部的溃灭产生冲击波,这些针孔缓慢聚集,局部区域出现少量掉落的情况,因此由于针孔大量聚集造成边缘金属少量且缓慢的剥落,使得空蚀坑的尺寸缓慢变大,如图4 (b) (c)所示。

对比图
对比图

2.1.2混合射流损伤区形貌

随着时间的逐步递增,对试样表面的混合射流区进行细致的观察,没有观察到一次射流区的空蚀坑,短时间内在混合射流区形成大且浅的坑,同时坑内可观察到晶粒形貌以及空蚀针孔。

随着时间的增加,混合射流区的晶粒形貌逐渐清晰,晶粒转动程度逐渐递增,同时存在变形的滑移带,汇聚成网状结构。因为一次射流区空泡爆破产生射流影响部分喷嘴喷出的空化水射流,使得这部分空化水到达试样表面时能量降低,同时具有一定的方向性,所具有的能量不足以使试样表面产生塑性变形坑,只会形成小的空蚀针孔和滑移带,同时显现晶粒形貌,如图5所示。

表面
表面

2.2表面粗糙度分析

采用LEICA DCM3D型三维视频显微镜观察不同时间喷丸处理后式样的表面粗糙,随着时间的累加到90min,一次射流区和混合射流区的损伤程度逐步上升。如图5所示,不同时间两区的粗糙度曲线可知,随着时间增加两区的粗糙度都是逐渐上升的,但是混合射流区的粗糙度总是大于一次射流区,因为一次射流区受到垂直表面的空化水射流作用,表面纵向受到大部分冲击力,空蚀损伤最严重,形成密集空蚀坑,如图6(b)所示。由图6 (a) (c)可以看出,一次射流区的空蚀损伤最大,混合射流区次之。由图6 (d)可知,混合射流区室蚀坑开口大,空蚀坑内部和边缘圆滑,呈现孔状,空蚀坑稀疏,因为退火纯铜HV0.01硬度在60HV左右,塑性较好,不易形成脆性裂纹,所以在水射流和空泡作用下,形成大且圆滑的空蚀坑,说明该区空化水射流的空泡的数量减少,具有一定方向性。因此相比一次射流区所测粗糙度,混合射流区的空蚀坑起伏变化大,即混合射流区粗糙度大于一次射流区。

3结论

(1)一次射流区,随喷丸时间逐渐增加,塑性变形坑和空蚀针孔数量增多,李晶晶界开始显现,直到表面金属剥落程度显著增加,使得表面粗糙度也明显增大,同时出现大量的变形滑移带。
(2)通过原位观察可知,塑性变形坑是以边缘的空蚀针孔聚集形成少量剥落这种形式长大。
(3),短时间内混合射流区出现大且浅的空蚀坑,内部观察到晶粒相貌,随着时间增长整个区域的晶粒形貌都会显现。
(4)随喷丸时间增加,两区表面粗糙度逐渐上升,且混合射流区大于一次射流区。

江苏空化水射流喷丸设备厂家,喷丸代工服务和喷丸试验代做服务公司,竭诚欢迎您的垂询。

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喷丸强化 316L 不锈钢表面的摩擦磨损性能 /2009/ /2009/#respond Tue, 26 May 2020 13:08:09 +0000 /?p=2009 喷丸强化是一种材料表面纳米化制备方法,大量 弹丸高速撞击试件表面产生强烈塑性变形,在材料表 面制备出表面为纳米晶、晶粒尺寸沿厚度方向逐渐增 大的梯度组织?。?表面组织与性能的优化可明显提 高材料的力学性能、抗疲劳性能、耐磨性和耐腐蚀性 能,从而提高材料的使用寿命。?研究纳米化表面的粗 糙度和摩擦磨损性能,对该技术的实际应用具有重要 意义。?文献对不同金属材料经喷丸表面纳米化 处理后的干摩擦、油润滑条件下的摩擦及高温摩擦磨 损行为进行了研究,结果表明:在干摩擦条件下,低碳 钢纳米化表面在一定载荷范围内的耐磨性有所提高,中碳钢则出现了高载荷下耐磨性降低的情况;纳米化 表面在油润滑条件下的耐磨性明显提高;在高温摩擦 的条件下,不同的温度范围对材料耐磨性有很大影响。?已有的结果对不同工艺参数下喷丸表面粗糙度及摩擦 性能的关系研究较少。?而合理选择喷丸强化的工艺参 数对表面形貌,粗糙度、硬度及摩擦性能有重要影响,?如何正确评价喷丸工艺参数与表面粗糙度、硬度和摩 擦性能的关系至关重要。

本文将对?316L?不锈钢进行喷丸强化处理,分析喷 丸时间、弹丸直径、振动频率对喷丸强化后材料表面的 三维形貌、粗糙度、硬度及摩擦磨损性能的影响。

1 试验材料及方法

1. 1?试验材料
试验用材料为?316L?不锈钢,其名义化学成分(质量分数,%)如表?1?所示。?试件为直径?φ95 mm,厚度3mm?的圆盘。?试验所用弹丸为含锆量?95% (?质量分数,下同)?的高纯氧化锆珠,化学成分为:94. 8% ZrO2,5 ±0.2%Y2O3,弹丸直径分别为?φ1.0 mm?和?φ2.4 mm。?氧化锆珠球体圆整度好,表面光滑,有极好的韧性、耐 冲击性,在高速运转中不碎裂。?锆珠的耐磨性是玻璃 珠的?30 ~ 50?倍,有极高的研磨效率。

316L不锈钢
316L不锈钢

1. 2 试验方法 为了研究弹丸直径对材料表面摩擦性能的影响,

本文选用直径为 φ1. 0 mm 和 φ2. 4 mm 的弹丸进行喷 丸试验;为了研究喷丸时间对材料表面摩擦性能的影 响,在弹丸直径相同、振动频率相同的条件下,喷射时 间分别选为 15、20、25 和 30 min;为了研究振动频率对 摩擦性能的影响,在弹丸直径相同、喷射时间相同的条 件下,振动频率分别选为 35、40、45 和 50 Hz。

试验前先对试件进行车削机械抛光处理,之后用酒精清洗试件表面和弹丸。 采用 SNC-1 型金属材料 表面纳米化试验机进行喷丸强化试验,然后用超声振 荡器去除样品表面油污。 采用 LSM700 激光共聚焦显 微镜观察试件表面的三维形貌,并测量各种喷丸条件 下试件表面的粗糙度;采用 HR-150DT 洛氏硬度计测 量试件表面的洛氏硬度;采用 CFT-1 型材料表面性能 综合测试仪测试试件的摩擦因数,载荷为 50 N,加载 时间为 10 min;采用 QUNNTA FEG650 扫描电子显微 镜观察磨痕的表面磨损形貌。

2?试验结果与讨论

2. 1?喷丸强化后材料表面形貌

图?1( a1?) 、( a2?)?表示车削机械抛光后原始表面光学图和三维形貌图。?可以看出,表面有较多的栅状凹陷,表面粗糙度?Ra?= 10. 64 μm,洛氏硬度为?33 HRC。?a图?1(b1?)、(b2?)表示采用弹丸直径为?φ1. 0 mm,振动频 率为?50 Hz,喷丸时间?30 min?进行喷丸强化处理后试 件表面光学图和三维形貌图。?可以看出,表面出现明显的犁沟,说明弹丸尺寸较小时,喷丸表面以犁沟和塑 性变形为主。?表面粗糙度?Ra?= 8. 43 μm,洛氏硬度为40. 86 HRC,与喷丸前经车削机械抛光样品相比,粗糙度明显减小,硬度明显提高。 图 1(c1 )、(c2 )表示采用弹丸直径为 φ2. 4 mm,振动频率 50 Hz,喷丸时间 30 min进行喷丸强化处理后试件表面光学图和三维形貌图。

喷丸前后光学图
喷丸前后光学图

可以看出,表面没有出现明显的犁沟,说明弹丸尺寸较大时,喷丸表面以塑性变形为主。?表面粗糙度?Ra?=?6.97 μm,洛氏硬度为44.26HRC,与弹丸尺寸为1.0mm?时相比,粗糙度减小,硬度增加。?这是由于经过车削机 械抛光后,试件表面较粗糙,粗糙的表面经过喷丸强化 处理后硬度提高,使得弹丸撞击表面产生的凹坑尺寸 减小,因而其表面粗糙度降低?。?而且对于表面较粗 糙的试件,弹丸尺寸大时喷丸强化效果更明显,硬度更 高,粗糙度更低。

2. 2?喷丸强化后材料表面硬度及粗糙度

喷丸前后材料硬度
喷丸前后材料硬度

图?2?表示弹丸直径分别为?φ1. 0 mm?和?φ2. 4 mm,振动频率为?50 Hz,喷丸强化时间分别为?15、20、30 min?时材料表面硬度分布。?可以看出,喷丸强化后材料表 面硬度提高,喷丸时间为?15 min?时,材料表面硬度和 未喷丸时材料表面硬度相差不大,随着喷丸时间的增 加,材料表面硬度增加;弹丸直径为?φ2. 4 mm?时喷丸 后材料表面硬度大于弹丸直径为?φ1. 0 mm?时喷丸后 材料表面硬度,且时间越长二者差别越大,当喷丸时间 增加到?30 min?时,弹丸直径为?φ1. 0 mm?时材料表面硬 度是未喷丸材料表面硬度的约?1. 24?倍;弹丸直径增加 为?φ2. 4 mm?时,材料表面硬度是未喷丸材料表面硬度 的约?1. 34?倍。?喷丸时间越短,弹丸直径对喷丸强化材 料表面硬度影响越小。

喷丸前后粗糙度
喷丸前后粗糙度

图3(a)表示振动频率为?50 Hz,弹丸直径为φ1.0 mm?和?φ2. 4 mm,喷丸时间分别为?15、20、25、30 min?时材料表面粗糙度,图?3(b)表示喷丸时间为15 min,弹丸直径为?φ1. 0 mm?和?φ2. 4 mm,振动频率 分别为?35、40、45、50 Hz?时材料表面粗糙度。?可以看 出:1弹丸直径对喷丸强化后材料表面粗糙度影响较 大,对于表面为机械抛光的试件,弹丸直径越大,喷丸 强化后材料表面粗糙度越小;2随喷丸时间的增加,材 料表面粗糙度逐渐减小,当喷丸时间达到?30 min?时,?表面粗糙度明显减小;3振动频率小于?50 Hz?时,表面 粗糙度变化不大,当振动频率达到?50 Hz?时,表面粗糙 度明显减小。

2. 3?喷丸强化材料在干摩擦下的摩擦磨损性能

摩擦因素变化
摩擦因素变化

?图4(a)表示弹丸直径为φ1.0 mm,振动频率为?50 Hz,喷丸时间分别为?15、20、25、30 min?时材料表面 摩擦因数。?可以看出,喷丸时间小于?30 min?时,对材 料表面摩擦因数影响不大,当喷丸时间达到?30 min?时,材料表面摩擦因数有所减小。?喷丸后的摩擦因数 均小于未喷丸表面的摩擦因数,说明,当未喷丸表面较 粗糙时,喷丸强化可以降低材料表面摩擦因数,增加材 料的耐磨性。?图?4(b)表示弹丸直径为?φ1. 0 mm,喷丸 时间为?15 min,振动频率分别为?35、40、45、50 Hz?时材 料表面摩擦因数。?可以看出,振动频率对材料表面摩 擦因数影响相对较小,在摩擦时间为?30 s?时,不同频 率下喷丸处理后材料表面摩擦因数约为?0. 33,未喷丸 材料表面摩擦因数约为?0. 43,当摩擦时间增加到3 min 时,喷丸处理后摩擦因数与未喷丸时的摩擦因 数均增加到 0. 5,说明此时纳米层被磨破到达基体层。

图4(c)表示弹丸直径为φ2.4mm,振动频率为?50 Hz,喷丸时间分别为?15、20、25、30 min?时材料表面 摩擦因数。?可以看出,与图?4(a)相比,喷丸时间对摩 擦因数影响较大,且喷丸时间越长,摩擦因数越低,当 喷丸时间增加到?30 min?时,摩擦因数明显降低。?图?4(d)?表示弹丸直径为?φ2. 4 mm,喷丸时间为?15 min,?振动频率分别为?35、40、45、50 Hz?时材料表面摩擦因数。?可以看出,与图?4(b)相比喷丸频率对摩擦因数影响较 大,频率为?35 Hz?时,材料表面摩擦因数与未喷丸相比较接近,振动频率增加到 50 Hz 时,摩擦因数明显减 小。 说明随弹丸直径的增大,喷丸时间和振动频率对 材料表面摩擦因数的影响增加。 弹丸直径为 φ2. 4 mm 时纳米层厚度大于相同喷丸条件下弹丸直径为 φ1. 0 mm 时纳米层厚度,从而摩擦因数减小,耐磨性提高。

2. 4?喷丸强化?316L?不锈钢在干摩擦下的磨损机制?

图?5?为不同喷丸条件下喷丸强化样品与未喷丸样 品经干摩擦试验后表面磨损形貌。?可以看出,在干摩 擦条件下,喷丸样品和未喷丸样品的主要磨损机制均 为磨粒磨损,样品表面出现许多白色的磨屑和部分脱 落片层物。?图?5(a)为未喷丸样品表面磨损形貌图,可以看出,脱落片层物分层较多,且出现较大块的磨屑; 图 5(b)为弹丸直径 φ2. 4 mm,喷丸时间为 15 min,频 率为 35 Hz 时喷丸样品表面磨损形貌图,与未喷丸相 比,片层物分层相对减少,但仍有大块磨屑脱落,与未 喷丸处理的磨损表面接近。 这是由于载荷较大,表面 纳米化处理的试样表面层经受了严重的接触应力及摩 擦温度作用,其组织结构可能发生变化,另外,纳米表 层可能已经被部分磨穿,因而材料的耐磨性降低。 图 5(c)为弹丸直径 φ2. 4 mm,喷丸时间 15 min,频率 为 50 Hz 时喷丸样品表面磨损形貌图,可以看出,磨屑 数量明显减少,且磨屑尺寸均匀,无大块磨屑出现,脱 落片层物减少,出现细且浅的犁沟;图 5(d)为弹丸直 径 φ2. 4 mm,喷丸时间 30 min,振动频率 50 Hz 时喷丸 样品表面磨损形貌图,可以看出,磨屑为均匀的小颗 粒,脱落片层物减少,无明显的犁沟。 表面磨粒减小的 主要原因是喷丸强化后在材料表面形成高强度和高硬 度的纳米晶层,由于纳米层微粒尺寸减小,所以磨损过 程中产生的磨屑尺寸减小,没有整块的脱落,从而增加 了材料的耐磨性。

表面SEM
表面SEM

3 结论
1) 对于机械抛光表面,弹丸直径为 φ1. 0 mm 时,喷丸表面以犁沟和塑性变形为主,弹丸直径为 φ2. 4 mm 时,喷丸表面以塑性变形为主。

2) 喷丸强化后材料表面硬度提高,随着喷丸时间 的增加,材料表面硬度增加;弹丸直径为 φ2. 4 mm 时 喷丸后材料表面硬度大于弹丸直径为 φ1. 0 mm 时喷 丸后材料表面硬度,且喷丸时间越长二者差别越大。

3) 对于表面为机械抛光的试件,弹丸直径越大,喷 丸强化后材料表面粗糙度越小,当喷丸时间达到 30 min, 或振动频率达到 50 Hz 时,表面粗糙度明显减小。

4)?弹丸直径较小时,喷丸时间和振动频率对摩擦因 数影响较小;弹丸直径较大时,喷丸时间和振动频率对摩 擦因数的影响较大。?经过喷丸强化处理后,材料表面摩 擦因数均小于未喷丸样品的摩擦因数。?随着喷丸时间和 振动频率的增大,磨痕处磨粒尺寸减小且更均匀。

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激光喷丸医用 Ti6Al4V 合金的耐生物腐蚀性能研究 /1989/ /1989/#respond Tue, 26 May 2020 09:58:39 +0000 /?p=1989 1引言

T i6A 14V 合 金 具 有 良 好 的 生 物 相 容 性 、综 合 力 学 性 能 和 工 艺 性 能 ,广 泛 应 用 于 人 体 生 物 医 学 工 程 领 域 ,如 制 作 人 工 髋 关 节 和 膝 关 节 等 硬 组 织 替 代 物 和 修 复 物 。 在 正 常 条 件 下 ,钛 合 金 表 面 会 生 成 一 种 稳 定 、连 续 、结 合 牢 固 的 氧 化 物 钝 化 膜 ,因 此 具 有 良 好 的 耐 蚀 性 。 但 由 于 人 体 环 境 较 为 复 杂 ,在 外 力 和 体 液 的 侵 蚀 下 ,钛合金表面的钝化膜有可能被剥离、溶解 ,而且具有潜在毒性 的铝离子和钒离子会释放到组织 中,在生物体 内产生毒性,导致出现炎症、血栓等反应。因此,采用表面改性工艺来提高医用 Ti6A14V合金的耐蚀性越来越受到研究人员的关注。


目 前 通 过 表 面 改 性 提 高 T i6A I4V 合 金 耐 蚀 性 的 方 法 主 要 是 在 材 料 表 面 制 备 涂 层 。 K ao 等 利 用 闭域不平衡磁控溅射技术在未处理 Ti6A14V合金表面和经过高温气态渗氮处理的Ti6A14V合金表面分别制 备 了 T i— c : H 涂 层 , 该 涂 层 试 样 具 有 十 分 优 异 的 摩 擦 特 性 、 耐 蚀 性 和 生 物 相 容 性 。 M a le k i 等 ] 通 过 等 离 子 喷 涂 技 术 在 T i6A 14V 合 金 表 面 制 备 了 溶 胶 一凝 胶 硅 酸 三 钙 镁 涂 层 ,该 涂 层 有 效 地 改 善 了 材 料 的 生 物 活 性 和 耐 蚀 性 。 M o h a n 等 嘲 利 用 阳 极 氧 化 技 术 在 T i6 A 14 V 合 金 表 面 制 备 了 自 组 织 T iO 。 纳 米 涂 层 , 并 通 过 电 化 学 交 流阻抗谱和动电位极化曲线研究了其在 HankS模拟体液中的腐蚀行为,结果发现阳极氧化膜试样具有更 好的耐蚀性和钝化行为。Mokgalaka等 利用激光金属沉积技术将镍粉和钛粉熔融在Ti6A14V合金表面, 制备了NiTi金属间化合物涂层;结果发现涂层试样的硬度较基体增大,且其在质量分数为3.5 的NaC1溶 液中的耐蚀性也有所提高。然而通过制备涂层对材料表面进行改性的方法存在涂层质量差以及膜基结合强 度 低 的 问 题 ,如 涂 层 中 存 在 孔 隙 、微 裂 纹 等 缺 陷 ,涂 层 与 基 体 的 界 面 存 在 残 余 拉 应 力 ,导 致 涂 层 在 极 端 环 境 下 易开裂或脱落。

激 光 喷 丸 强 化 (LP)技 术 是 一 种 新 型 表 面 改 性 技 术 ,它 利 用 激 光 诱 导 产 生 高 强 冲 击 波 压 力 ,直 接 使 材 料 表面发生微塑性变形 ,通过诱导产生高幅残余压应力细化表层晶粒 ,以及提高表层硬度等来改善材料的表面 性能,近年来越来越多地被应用于提高医用材料表面的耐蚀性。Guo等 利用激光喷丸强化技术在镁一钙植 入件表面诱导产生了更适合骨细胞依附的形貌 ,使植入件表层获得了高幅残余压应力 ,从而显著提高了其在 模拟体液 中的耐蚀性。此外研究人员还发现 ,通过调整激光功率和光斑搭接率可使激光喷丸植入件 的耐蚀 性得到进一步优化。Vinodh等 。研究了不 同搭接率下高重复率激光喷丸处理对纯镁试样耐生物腐蚀性能 的影响,结果发现腐蚀速率随着搭接率的增加而降低,在 66%搭接率下喷丸试样的腐蚀速率比未喷丸试样 下降了50% 。李兴成等 研究了激光喷丸次数对医用AZ31镁合金表面耐蚀性的影响,结果发现单次激光 喷丸后镁合金的耐蚀性显著提高,而喷丸次数对耐蚀性 的影响不大。目前激光喷丸强化技术在生物医用金 属材料中的研究多集中于镁合金口 ,已有学者开始初步探讨激光喷丸强化技术对医用 Ti6A14V合金表面 残余应力的影响口 ,但对于提高该合金在生理环境 中耐蚀性的研究 目前还鲜有报道。

本课题组针对医用 Ti6A14V合金开展了激光喷丸强化和电化学腐蚀实验研究 ,通过腐蚀热力学参数、 动力学参数、钝化性能、点蚀敏感性、腐蚀表面形貌和能谱分析等,探讨了激光喷丸强化对医用 Ti6A14V合 金 表面 耐 生物腐 蚀性 能 的影 响 。

2 实验方法及材料

实验材料选用 4mm厚的 Ti6A14V合金板材,其化学成分见表 l。

合金成分表
合金成分表

使 用 电 火 花 线 切 割 加 工 出 尺 寸 为 40 m m × 20 m m × 4 m m 的 试 样 ,所 有 试 样 的 待 处 理 表 面 经 过 砂 纸 逐 级打磨后,再用金刚石抛光膏逐级抛光至表面粗糙度R<O.07 m,然后用无水乙醇进行超声波清洗,最后 将试样放入干燥箱中烘干待用 。激光喷丸强化实验选用法国 Thales公司生产的 GAIA—R型 Nd”YAG激光 器 ,其波长为 1064nm,脉宽为 10ns,重复频率为 lHz,输出光斑能量呈平顶分布。实验过程中选用的激光 光斑直径为3mm,光斑搭接率为50 ,喷丸强化次数分别为1次和2次,激光功率密度分别为5.659,8.488,11.318GW/平方厘米,能量吸收层和约束层分别选用美国3M公司生产的100 um厚铝箔和2mm厚流动水帘,激光喷丸路径及实物图如图1所示。

喷丸工件图
喷丸工件图

电化学腐蚀测试采用天津市兰力科化学电子高技术有限公司生产的LK2005A型电化学工作站,采用三电极体系,辅助电极采用铂片电极,参比电极采用饱和甘汞电极(SCE),激光喷丸后,采用线切割的方式加工出10 mm×10 mmX4 mm的电化学试样,在喷丸面的背面连接导线,然后用704胶对未处理表面进行封装并保证其导电性。电化学腐蚀性能测试前,先将试样浸入至腐蚀介质中稳定30 min。线性扫描塔菲尔曲线测试参数:灵敏度1 mA,滤波参数10 Hz,放大倍率1,初始电位-2.5 v,终止电位4.0 v,扫描速率0.005 V-s-1。腐蚀溶液采用Hank’s模拟体液(HBSS),其由8.000 g.L-1的NaCl,0.100 g.L-1的MgSO4·7H20,0.400 g.L-1的KCl、0.100 g.L-1的MgCl·6H20,0.140 g.L-1的CaCl2 0.152 gL-1的Na2 HPO4·12H20,0.060 g.L-1的KH2PO4及1.000 g.L-1的葡萄糖组成。实验前用体积分数为5.6%的NaHCO3调节溶液的pH至7.2~7.6,保持溶液温度为(37±0.5) ℃。腐蚀实验结束后,取出试样,并用无水乙醇清洗,干燥后备用。
电化学腐蚀实验结束后,采用日本电子株式会社JSM-7001F型热场发射扫描电子显微镜(SEM)观察试样腐蚀表面的微观形貌,用扫描电镜附带的能量色散谱仪(EDS)进行能谱分析。

3结果与讨论

3.1钝化性能

图2
图2

图2所示为未处理试样和不同功率密度激光喷丸强化试样在Hank’s模拟体液中的极化曲线, (a)、(b)分别对应1次激光喷丸强化和2次激光喷丸强化。从图2中可以看出,在不同激光喷丸工艺参数下,Ti6Al4V合金试样阴极极化曲线的变化趋势相似,均表现出较为典型的吸氧腐蚀特征。图2(a)中的Ecorr为自腐蚀电位;E,为击穿电位;钝化状态在阳极极化曲线上体现为一条大致水平的线段,其起始位置为致钝化电位Ep ,终止位置为过钝化电位Eip。激光喷丸强化试样的钝化电流密度i,和致钝化电位Etp均比未处理试样的小,并且钝化区的电位范围E,也比未处理试样的宽,说明激光喷丸强化Ti6A14V合金在Hank’s模拟体液中更容易发生钝化,且钝化状态更加稳定。

为对比不同激光喷丸强化参数对Ti6Al4V合金在Hank’s模拟体液中钝化性能的影响,将图2所示极化曲线所体现出的各钝化动力学参数绘于图3中。

图3
图3

图3(a)所示为激光喷丸强化前后,试样在Hank’s模拟体液中的钝化电流密度。可以发现,与未处理试样相比,激光喷丸强化试样的钝化电流密度大幅下降,说明激光喷丸强化处理能够显著降低腐蚀体系钝化的难度和金属钝化后的腐蚀速率,激光喷丸强化后的Ti6Al4V合金表面更容易钝化,且钝化膜的保护性能更好。不同参数激光喷丸强化试样的钝化电流密度相差不大,说明喷丸试样表面所形成的钝化膜腐蚀速率基本相同。在11.318 GW.cm-2激光功率密度下2次喷丸强化后,试样可获得最小的钝化电流密度2.959×10- mA.cm-2,与未处理试样的2.483× 10-‘ mA.cm-2相比,降低了2个数量级(1.19× 10-2 mA.cm-2)。

图3(b)所示为激光喷丸前后,试样在Hank’s模拟体液中的钝化区电位范围。可以看出,随着激光功率密度和激光喷丸次数增加, Ti6Al4V合金在Hank’s模拟体液中的钝化区电位范围增大,与未处理试样的0.687 V相比,激光喷丸强化试样的钝化电位范围最大增大了0.597 V,增幅为86.90% ,说明其表面的钝化状态更加稳定。

3.2腐蚀倾向

将激光喷丸强化前后试样的自腐蚀电位Eoo绘于图4中。可以发现,虽然激光喷丸强化试样的初始腐蚀电位值较负,但其稳定后的自腐蚀电位值均正移,腐蚀热力学稳定性提高,发生电化学腐蚀的可能性降低。
其中,激光功率密度为11.318 Gw.cm-2,2次激光喷丸试样的自腐蚀电位值(-0.540 V)最高,与未处理试样(-0.749 V)相比正移了0.209 V,表现出了优异的腐蚀热力学稳定性。

图4
图4

3.3点蚀敏感性

将激光喷丸强化前后试样在Hank’s模拟体液中的击穿电位E,绘于图5中。可以发现,激光喷丸强化后试样表面的击穿电位强烈正移,说明激光喷丸处理可以显著降低Ti6Al4V合金表面在Hank’s模拟体液中发生点蚀的现象,从而降低点蚀敏感性 ,提高 存生理环境 中的耐点蚀性能。在激光功率密度相同的情况 下,2次激光喷丸强化试样的击穿电他均比 1次激光喷丸强化试样的要高,激光功率密度为11.318 GW /平方厘米、2 次 激 光 喷 丸 强 化 试 样 的 击 穿 电 位 最 高 ,为 3.431 V ,与 未 处 理 试 样 (1.822 V )相 比 提 高了88.31%。

图5
图5

3.4 腐蚀速率
根据极化曲线外延法对激光喷丸强化前后各试样在 HankS模拟体液巾的自腐蚀电流密度icorr 进行研究,结果如 6所示。可以看出随着激光功率密度和激光喷丸强化次数的增加,Ti6AI4V合金在 Hanks 模拟体液 巾的 自腐蚀 电流密度降低,腐蚀速率减小 ,耐蚀性提高。激光功率密度为 l1.318GW·cm-2 、2次激 光 喷 丸 强 化 试 样 的 腐 蚀 速 率 最 小 ,为 5.738× 10-8 m A ·cm 。,与 未 处 理 试 样 (3.144× 10-7 m A ·cm-2)相 比 降 低 了 81.75 %。

图6
图6

3.5 腐蚀表面形貌

在电 化 学 腐 蚀 实 验 中 ,T i6A 14V 合 金 表 而 的 主 要 腐 蚀 形 貌 是 点 蚀 ,大 部 分 区 域 的 钝 化 膜 并 未 被 破 坏 。为了对 比 不 同 工 艺 参 数 试 样 的 腐 蚀 情 况 , 主 要 对 蚀 坑 进 行 观 察 。 图 7 为 未 处 理 试 样 和 在 1 1 . 3 1 8 G W · c m-2 激光功率密度下 2次激光喷丸强化试样腐蚀表面的 SEM 形貌和 EDS谱。其 中,图 7(a)和(b)是未处理试 样 在 不 同 放 大 倍 数 下 的 腐 蚀 表 面 形 貌 ,可 以 发 现 蚀 坑 的 表 面 较 为 粗 糙 ,蚀 坑 边 缘 存 在 腐 蚀 微 裂 纹 ;图 7(e)为 激光喷丸后试样 的腐蚀 表面形貌 ,其蚀 坑表而和边缘较 为平整 。可见 ,激 光喷丸强化处理能够有 效降低 T i6A l4v 合 金 表 面 的 点 蚀 敏 感 性 ,改 善 腐 蚀 表 面 的 质 量 。

罔 7(c)和 (d)、(f)和 (g)分 别 为 未 处 理 试 样 和 激 光 喷 丸 强 化 试 样 蚀 坑 表 面 和 氧 化 膜 的 EDS 谱 。 在 激 光 喷丸强化前后试样的 EDS谱 中,元素种类并无差异,元素含量的差异也很小 ,但激光喷丸强化试样蚀坑和氧 化膜中的氧含量均比未处理试样的高一些。分析认为,主要原冈是激光喷丸强化处理 Ti6A14V合金表面的 晶粒组织更加均匀细小 ,使进入 钛合金表面晶格 的氧含量升 高且 分布更加均 匀,从而进一 步提升 了 T i6A 14V 合 金 的 耐 生 物 腐 蚀 性 能 。 对 于 钝 化 性 能 ,氧 含 量 的 升 高 可 以 使 表 面 氧 化 膜 更 加 致 密 ,加 快 氧 化 膜 的生长速率。对于腐蚀倾 向,钛合金表面品格氧含量的升高会降低钛原子的结合能 ,从而使合金表面的腐蚀电位升高 ,发生腐蚀的倾向降低。对于点蚀敏感性 .氧在钛合金表面的均匀分布可以改善或消除材料表面的 不 均 匀 性 。减 少 裂 纹 等 缺 陷 (点 蚀 源 );此 外 氧 化 膜 的 加 速 生 长 还 能 够 抑 制 蚀 孔 的 生 K 和 发 展 ,降 低 点 蚀 敏 感 性。对于腐蚀速率 ,氧化膜致密程度和厚度的增加都会增大离于通过的阻力.降低离子存氧化膜中的迂移速 率,从 减小腐蚀电流密度,降低腐蚀速率。网7(h)为(c) 中白色腐蚀产物的EDS谱,推断其为激光喷 丸强化试样 的腐蚀产物 ,部分腐蚀产物的存在可诱 导堵塞孔隙 、隔离 Cl-的封闭效应; ,从 而阻滞腐蚀反 应的进行 ,提高合金表面的耐蚀性 。

图7
图7

4 结论

( 1 ) 激 光 喷 丸 处 理 能 有 效 改 善 医 j{j T i6 A I4 V 合 金 表 面 的 耐 生 物 腐 蚀 性 能 , 主 要 体 现 在 合 金 表面的钝化。

电流密度和致钝化电位降低 ,钝化区电位范围增大 ,使钝化更容易发生 ,且钝态更稳定 ;自腐蚀电位和击穿电 位正移 ,使发生电化学腐蚀 的倾 向和点蚀敏感性降低 ,从而降低腐蚀速率和提高耐点蚀性能。

( 2 ) 激 光 喷 丸 工 艺 参 数 对 T i 6 A 1 4 V 合 金 耐 蚀 性 有 较 大 影 响 : 在 1 1 . 3 1 8 G W · cm-2 的 激 光 功 率 密 度 下 2 次 喷 丸 强 化 时 ,可 获 得 最 高 的 自 腐 蚀 电 位 ,比 未 处 理 试 样 的 自 腐 蚀 电 位 正 移 了 0.209 V ;最 大 钝 化 电 位 范 围 增 幅 为 86.90% ;最 小 钝 化 电 流 密 度 降 低 了 2个 数 量 级 ;最 高 击 穿 电 位 提 高 了 88.31% ;腐 蚀 电 流 密 度 最 大 降低 了 81.75% 。


(3)激光喷丸强化处理通过均匀细化 Ti6AI4V合金表层的晶粒 ,使进入钛合金表面晶格的氧含量升高且分布更加均匀 ,加快了氧进入钛合金表面晶格的速率 ,提高 了钛合金表面氧化膜 的保 护性能 ,降低了钛合 金表面的腐蚀倾 向、点蚀敏感性和腐蚀速率 ,从而提高了合金表面的耐生物腐蚀性能。

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喷丸处理对 IC6合金 NiCoCrAlY涂层 表面粗糙度的影响 /1975/ /1975/#respond Mon, 25 May 2020 12:17:14 +0000 /?p=1975 IC6合金是在“863”计划资助下研制成功的一种定 向凝固Ni3Al基合金,是950~1100°C范围内工作的燃 气涡轮发动机导向叶片较理想的材料 [ 1 ] 。 IC6合金成 功应用于先进航空发动机的二级导向叶片 ,采用真空 多弧离子镀 NiCoCrAlY包覆涂层以提供足够的氧化抗 力[2] ,但 NiCoCrAlY涂层表面光洁度不如渗 Al涂层理 想 ,需加以改善 。喷丸处理在提高涂层的致密度 ,改善 抗氧化性能及表面粗糙度方面用途广泛[3,4]。因此,对IC6合金二导叶片在涂覆涂层 NiCoCrAlY后进行喷丸 处理试验 ,以期改善表面粗糙度。

1 实 验 方 法

喷丸试验共采用 5片叶片,分别编号 I1~I5。喷 丸采用 0. 25mm直径实心玻璃丸 ,丸粒浓度 30%。喷 丸在涂层真空扩散热处理后进行 ,采取的喷丸压力和 时间为 0. 2MPa/4min和 0. 4MPa/4min,喷丸后不再进 行 热 处 理 。 喷 丸 前 后 分 别 测 量 叶 盆 、叶 背 表 面 粗 糙 度 。采用扫描电镜分析喷丸后的涂层形貌 ,并与 N iC2oC rA lY原始态涂层进行比较 。?

2?试验结果与讨论

2. 1?喷丸处理对涂层表面粗糙度的影响?

各叶片喷丸前后叶盆 、叶背表面粗糙度示于表1。N iCoCrA lY原始态涂层板状试样的表面粗糙度 在?1. 57~2. 53mm之间。可见,?喷丸后涂层未发 生剥落?,?并且粗糙度得到显著改善?,?并且在大应力 条件下粗糙度降低更为明显 。因此采用喷丸压力和 时间分别为?014MPa, 4min的工艺参数又对?3片叶 片?(?I3~I5)?进行喷丸处理。可见?,?尽管叶片?I3~I5的表面粗糙度喷丸前都在 2μm以上, 甚至超过 3μm , 但喷丸后表面粗糙度都显著降低至 1. 6μm 以下 。这说明喷丸处理是降低涂层表面粗糙度的有效手段 。

2. 2?涂层喷丸前后的组织形貌

从?N iCoCrA lY涂层喷丸前后的表面形貌可见?,原始态涂层表面为细小颗粒堆积组成 ,局部有较高 的突起 。这主要是因为涂层涂覆过程中 ,涂层是以 原子团的形式沉积在基体表面 ,形成高低不平的突 起 。 而 涂 层 经 喷 丸 处 理 后 表 面 非 常 平 整 、致 密 , 已 看 不到原始态表面所堆积的颗粒 ,这可能是原来表面 堆积的颗粒在喷丸作用下彼此焊合 ,并被打实 ,因此 涂层粗糙度得以改善 。

从?N iCoCrA lY涂层喷丸前后的截面形貌可见?,?原始态涂层表面有一定的起伏?;?而喷丸处理后涂层 表面平坦?,与基体结合紧密?,厚度略减小 。这说明喷 丸过程中玻璃丸的撞击作用不但使涂层表面更加平 坦?,而且减少涂层内疏松和孔隙等缺陷?,使涂层更加 致密,因而涂层厚度略减小。文献?[3]也表明喷丸 处理使涂层密度提高?30%以上。此外?,研究结果表 明?,喷丸处理后?IC6合金基体组织正常?,并且在进行1100°C/2h的热处理后未出现再结晶现象。

表1
表1

3?结 论

在涂层真空扩散处理后进行喷丸处理 ,采取喷 丸压力和时间分别为 0. 4MPa和 4min的工艺参数, 可 显 著 改 善 N iC o C rA l Y 涂 层 表 面 粗 糙 度 , 使 R a 降 至1. 6μm以下,并可提高涂层致密度。此外,喷丸处 理所引入的残余压应力没有引起基体 IC6 合金再结 晶。因此采取喷丸处理改善 IC6合金 NiCoCrAlY涂 层表面粗糙度是可行的 。

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