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  2. 钢丸、不锈钢丸等磨料应用和参数

低贝钢丸在抛丸清理中的应用

低贝钢丸是国际上通用的低碳钢丸的升级品。 为 了验证低贝钢 丸优越的性 能 ,下面对普通钢 丸和 低贝钢丸从工艺到生产试验进行一系列的对比分 析。

一、工艺对比

1.钢 丸 材 质

低 贝钢丸采用电弧炉炼钢 ,利用电弧炉可调 节成分的特性 ,通过脱碳、脱硫、脱磷 ,以及提 升钢丸的塑性和冲击韧度 ,降低脆性 ;通过加入 C r、 C u等 元 素 , 显 著 提 高 钢 丸 的 强 度 、 硬 度 和 耐 磨 性 ; 通 过 加 入 M o 、 A 1等 元 素 能 够 细 化 晶 粒 , 提 高钢 丸显微组织的致 密性 ,提高冲击性能 。并通过 造渣 、除渣来净化钢液 ,减少钢液内杂 质含量 ,从 而使钢丸获得最佳的材 质。不同材质钢丸的化学成 分 和 金 相 组 织 见 表 1。

钢丸参数
钢丸参数

2.磨料的金相组织和硬度

低贝钢丸一般均采用独特的等温二次淬火和低温回火工艺,对淬火冷却介质和温度进行了特别控制 ,使钢丸获得了更耐冲击的贝氏体+马氏体 的复相 组织 。从 图1中可以看 出 ,高碳钢丸晶界处有碳析 出,以至于抛丸过程中钢丸接触到铸件瞬间 (钢丸 速度78m/s) ,沿晶界会产生非常大的切 向力 ,钢 丸在抛打过程中极 易破碎 ;低贝钢丸是复相组织 , 组织结构非常致密,抛打过程中钢丸撞击到铸件瞬 间,内部受力是均匀的 ,不会产生应力集中现象 , 因此低贝钢丸的使用次数较高碳钢丸有大幅提升。

钢丸对比
钢丸对比

低 贝 钢 丸 硬 度 为 4 2 ~ 4 8H R C 。 硬 度 是 钢 丸 工 作 过程中的关键性能,对工作效率及消耗具有很大的 影响。钢丸的显微组织状态决定 了其抗疲劳性能的 高低 ,良好的显微组织能使其具 有更高的耐冲击性能 ,从而具有更长的使用寿命 。

图2为硬度与清理效率 的关 系,图3为硬 度与反弹性的关系。从图中可以发现 ,硬度过高时钢丸的 抗 冲击性能非常差 ,容易产生内部应力集中,抛丸 过程中易破碎,无法满足清理高效率的要求,并且 钢丸的消耗升高 ;硬度过低时钢 丸在碰撞中变形 , 不能有效地抛打铸件本体 ,从而也影响清理效率 。以上两种情况都无法将铸件表面清理干净,因此只有在钢丸硬度适中的情况下,对铸造件抛丸清理时,才能有效对工件本体惊醒有效对清理,而且钢丸可以不断循环使用,减少损耗,能够有效的降低铸造件抛丸成本。

钢丸硬度和效果对比图
钢丸硬度和效果对比图

3.钢丸寿命(循环次数)是其经济性和综合效率的体现

在抛丸清理中,钢丸是一个逐渐磨损的过程 ,在反复的冲击过程 中,每次冲击钢丸会发生一次形变 ,表面会脱落一层。钢丸外形近似于多边形 ,每个角度对铸件的冲击效果是相等的,在使用 中钢丸会不断变小 。高质量的钢 九变小的过程缓慢 ,低 质量的钢丸变小的速度很快。

由于低 贝钢丸的材质为低碳合金钢材质 ,且经 过热处理 ,因此使用中不易破碎 ,其磨损形式是逐步变小。我们采用 国际通用的美 国欧文寿命试验机对高碳钢丸 、低碳钢 丸、低 贝钢 丸进行残 留量对 比试 验 , 结 果 见 表 2、 图 4。

钢丸消耗
钢丸消耗

在 相 同 条 件 下 , 经 过 精 确 的 磨 料 消 耗 对 比 试验 ,可以看 出低贝钢丸在抛打过程中使用寿命明显 高 于 其 他 两 种 钢 丸 , 消 耗 量 明 显 降 低 。

二 、生产性 试验

选 定 两 台 DIsADV2— 450抛 丸 机 OP30A- OP30B,将 OP30A抛 丸机 内 的原 用钢 丸 全部 清 空 , 加 入 级 配 低 贝 钢 丸 并 记 录 初 次 装 机 量 , O P30B 继 续 添加普通钢丸,调试好机器后 ,开始生产试验 。

在抛头 电流稳定的状态下 ,根据监控两 台机器 中不同粒度钢丸混合比 (见图5)情况加料,保证 抛丸清理在最佳的混合比状态下进行,分别记录两 台抛丸机每天添加钢丸的数量和清理产量 ,经过41 天的试验 ,将两台抛丸机的加料数量和清理产量进 行汇总,得出最终试验数据 (见表3)。

由数据分 析可得 ,低 贝钢丸 比普通钢 丸消 耗 降低了41%,在 抛丸清理过程 中大幅减少 了钢丸消耗 ,降低 了清理成本。

结果
结果

三、结论

(1)低贝钢丸内部组织致密 (晶粒细化), 抛丸过程中逐步破碎 ,使用寿命延长 ,消耗降低。 (2 ) 低 贝 钢 丸 相 比 普 通 钢 丸 硬 度 更 平 均 , 且 更适 合铸件表 面清理工作 ,钢丸 的清理效率 大幅 提 升 。

喷抛丸设备、喷丸强化技术服务,182 0189 8806 文章链接:http://www.shot-peening.cn/1206/

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