履帶式拋丸清理機(jī)在鈦合金噴丸工程中的使用

表面改性日益成為金屬加工人們的一種自覺意識，一方面它可以在不改變材料、尺寸及重量前提下金屬材料使用性能；另一方面在金屬零構(gòu)件使用性能的前提下，它可以減小結(jié)構(gòu)尺寸、降低結(jié)構(gòu)重量甚至材料等級等。
　　履帶式拋丸清理機(jī)噴丸是金屬材料表面改性重要而經(jīng)濟(jì)的手段之一。作為一種重要金屬材料，鈦合金應(yīng)用持續(xù)擴(kuò)大，噴丸在鈦合金中的應(yīng)用也在不斷深入。隨著新材料、新結(jié)構(gòu)的一再推出，有關(guān)鈦合金零構(gòu)噴丸的新的情況和問題也隨之出現(xiàn)。在某些種類鈦合金零構(gòu)件上應(yīng)用效果良好的噴丸工藝，而在另外一些種類鈦合金零構(gòu)上應(yīng)用效果卻大打折扣，甚至產(chǎn)生負(fù)效應(yīng)，直接影響鈦合金零構(gòu)件使用性能提高和噴丸效能的發(fā)揮，因此人們迫切希望盡早認(rèn)識和解決其中的問題。
　　噴丸是利用高速彈丸流對金屬零構(gòu)件表面持續(xù)撞擊，使其表面產(chǎn)生塑性變形層和纖維組織變化，同時又受到材料本身的約束，導(dǎo)致金屬零構(gòu)件表層殘余壓應(yīng)力場，由此可以提高金屬零構(gòu)件的疲勞壽命和性等使用性能。與其他工藝相比，噴丸效果佳、成本低，零構(gòu)件幾乎不受設(shè)備的限制，而且周期短。
　　履帶式拋丸清理機(jī)噴丸金屬表層殘余壓應(yīng)力場是與其內(nèi)部彈性拉應(yīng)力場相互作用和平衡的結(jié)果。兩者共生共滅，沒有表層殘余壓應(yīng)力場便不存在內(nèi)部彈性拉應(yīng)力場，表層殘余壓應(yīng)力場則意味著內(nèi)部彈性拉應(yīng)力場的消失。
　　噴丸強(qiáng)度是噴丸的重要概念之一，表征噴丸程度大小。噴丸強(qiáng)度大小以阿爾門試片為對象由標(biāo)準(zhǔn)的固定方式、噴丸方法、弧高儀及弧高直一時間曲線確定，單位為mm或in。噴丸強(qiáng)度對應(yīng)的覆蓋率為100%，此時的噴丸、噴丸時間、弧高直一時間曲線及其對應(yīng)點(diǎn)分別被稱為飽和噴丸、飽和噴丸時間、飽和曲線及飽和點(diǎn)。獲得n*100%覆蓋率的方法是，保持其他噴丸參數(shù)不變而僅改變噴丸時間為n*飽和噴丸時間。確定的噴丸強(qiáng)度，可以對應(yīng)若干組噴丸參數(shù)組合。
　　噴丸屬于噴丸工藝。噴丸工藝分類方法較多。按用途分為噴丸清理、噴丸成形、噴丸校形、噴丸；按彈丸干濕程度分為干噴丸和濕噴丸；按彈丸獲得速度的方式分為氣動式、離心式、旋片式、自由落體式等；彈丸材料種類分為：鑄鐵丸、鑄鋼丸、陶瓷丸、玻璃丸等。噴丸的方式、特點(diǎn)、要求、工藝及其參數(shù)等與噴丸清理、噴丸成形及噴丸校形之間既有聯(lián)系又有區(qū)別；例如噴丸成形以獲得金屬零構(gòu)件外型為目的，通常不限定覆蓋率大小，噴丸通過獲得表層壓應(yīng)力場以提高金屬零構(gòu)件使用性能為目的，同時盡可能保持零構(gòu)件外型少變或不變，一般要求覆蓋率不小于100%。
　　噴丸是傳統(tǒng)工藝，同時在長期應(yīng)用實(shí)踐活動中伴隨人類文明進(jìn)步的步伐，共享人類技術(shù)進(jìn)步的發(fā)展成果，不斷改進(jìn)與完善，因此又是現(xiàn)代工藝，未來仍將在廣泛地應(yīng)用中不斷發(fā)展進(jìn)步。
　　鈦合金性能優(yōu)異、應(yīng)用廣泛、并且應(yīng)用與范圍不斷擴(kuò)展，與此同時噴丸工藝也日益廣泛地被應(yīng)用于鈦合金零構(gòu)件加工制造，通過形成表面殘余壓應(yīng)力層降低鈦合金零構(gòu)件對缺口敏感程度、與增強(qiáng)鈦合金零構(gòu)件使用性能。
　　鈦合金零構(gòu)件依據(jù)壁厚可以分為：厚壁和薄壁兩種。噴丸鈦合金零構(gòu)件壁部靜力學(xué)性能是否明顯降低是區(qū)分薄壁與厚壁的依據(jù)，薄壁與厚壁是相對的，對于某些零構(gòu)件在不同噴丸條件下薄壁與厚壁是可以相互轉(zhuǎn)化的。下面分別探討厚壁和薄壁鈦合金零構(gòu)件的噴丸問題。
　　1、厚壁鈦合金件噴丸
　　厚壁鈦合金零構(gòu)件包括直徑尺寸較大的軸類和厚板類鈦合金零構(gòu)件，壁厚等尺寸因素對此類鈦合金零構(gòu)件噴丸的影響明顯弱化不再是主要影響因素，鈦合金材料本身成為此類鈦合金零構(gòu)件噴丸的   重要影響因素。因此，厚壁鈦合金零構(gòu)件噴丸等同于鈦合金零構(gòu)件噴丸。
　　鈦合金材料缺口敏感性高，鈦合金零構(gòu)件噴丸效果因此受到較大影響。研究表明，合理規(guī)劃噴丸前、后處理工序及其順序與組合，在噴丸前降低與內(nèi)部殘余拉應(yīng)力、顯著降低表面粗糙度、表面質(zhì)量，在噴丸之后噴丸表面狀況等，明顯有利于降低和鈦合金材料缺口敏感性的消極影響，有利于鈦合金零構(gòu)件噴丸效果。
　　此外，鈦合金零構(gòu)件表面在加工過程中因易氧化而損害使用性能，因此在噴丸及其前、后處理中應(yīng)盡力避免鈦合金零構(gòu)件表面產(chǎn)生加工氧化，   好在打磨、拋光、光飾、噴丸等全過程采取防止鈦合金零構(gòu)件表面產(chǎn)生加工氧化的措施。
　　2、薄壁鈦合金件噴丸
　　實(shí)際上薄壁鈦合金零構(gòu)件類似普通鈦合金飯金零構(gòu)件，其壁厚可以小到lmm左右甚至   小，按照常規(guī)噴丸工藝及參數(shù)處理這類零構(gòu)件之后，其使用性能不總是提高。
　　研究表明，導(dǎo)致上述結(jié)果的主要原因是此類零構(gòu)件壁厚與彈丸規(guī)格、方式及工藝參數(shù)等不匹配，如噴丸強(qiáng)度相對偏大。因此，為了獲得理想噴丸效果，務(wù)必使零構(gòu)件壁厚與噴丸條件相互協(xié)調(diào)，如前所述較小的壁厚選擇較小的噴丸強(qiáng)度等。