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第 1 卷
2013 年
12 月刊
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第 1 卷- 2013 年 12 月刊
如何客观地评估不同的抛喷磨料?–Ervin测试实验–



钢丸的性能测量


表1:比较Ervin测试的框架条件


图1:配有旋转器的Ervin测试仪


图表1:耐用性测定结果


图2:测量抛喷强度之后的阿尔门试片架和三个阿尔门试片


图表2:在冷扭之前和冷扭期间(100次),以及完整冷扭之后(3000次)的阿尔门抛喷强度


动能相关公式

如何客观地找到最佳抛喷磨料?客户对表面处理的要求日益增加。抛喷处理的产品不仅要保持清洁,同时还要符合表面粗糙度(质量)标准。抛喷处理表面的光泽度则是另一个成功因素。

  作为抛喷系统的运营商,您如何确定最有效和最高端质量的抛喷磨料?

  钢质抛喷磨料不是只对于铸造厂而言才是首选。市场上有很多磨料制造商。作为进行现场测试之前的评估标准,Ervin测试已获批准,且可发挥作用。

  几乎每个磨料制造商都采用了此测试方法,并对其进行了验证。实际上,尽管程序已标准化,但要比较Ervin测试的结果通常仍非常困难。比较Ervin测试的评估结果时,应遵守以下这些重要规则。

  利用Ervin测试可比较两种基本的经济参数:抛喷磨料的寿命(耐用性)和冲击强度(强化性能)。

  寿命指示了抛喷磨料的耐用性;冲击强度提供了要抛喷的表面的有效性信息(传输动能)。

  要科学地评估效率,必须始终确定这两种参数,其他框架条件也必须尽可能的保持不变。这是在实验室标准下测试的优势,因为在现实中常见的设备安装的偏差和变化在此情况下可以尽可能的忽略。但是,这有一个限制条件:实践证明只有使用相同的Ervin测试仪,耐用性测量结果才具有可比性。

  为显示Ervin测试结果的误差,针对不同知名制造商提供的三种具有相同粒级(约1.5-2.2mm)的抛喷磨料进行了比较。抛喷磨料产品分为高碳(HC)和低碳(LC)材料。在测量中,使用了一种高碳产品和两种低碳产品。在下表1中,您可以看到抛喷磨料样品的框架条件:

  要比较粒级,Ervin测试报告应包含准确的筛分或平均颗粒等级。

  当颗粒从抛喷系统中落下时,分离筛会指示粒度。实际上,这可由空气分离器完成;在实验室中,任意500次抛喷磨料循环后小颗粒会落下。为了比较测量结果,此分离筛必须绝对相同,否则,耐用性的测定将明显是错误的。在Ervin测试结束时,应规定新颗粒和操作混合物中抛喷磨料的硬度。此值是抛喷磨料的耐用性和抛喷强度的第一个指标。通常,随着硬度的增加,耐用性会降低,而清理性能会有所上升。如表1所示,在使用时,低碳抛喷磨料的加工硬化明显强于同等高碳磨料。

耐用性测定

  图1中的Ervin测试仪包含一个有集成的旋转器和簸箕的筛分室,以标准化的速度将测试材料(通常是100g)有针对性的落入表面上。

  在底部,有一个集水池,在一次完整的循环后,再次将其中的抛喷磨料传送至旋转器。在此过程中,计数器装置会准确记录要测试的数量完成的循环周期。500个循环周期后,会进行一次采样。过滤分离筛下的磨料并测定出损耗量。测定后,100克(100%)起始量中丢失的磨料份额会由新颗粒进行补充,抛喷系统中的下一个500次循环周期开始。如果损耗总和高于100克的起始量,则那时达到的循环周期数称为“100%损耗的耐用性”。

  实际上,这是Ervin测试报告中关于抛喷磨料耐用性的常见陈述。在图表1中,分别列出了3次采样在500次循环周期后的损耗以及由此产生的“100%损耗的耐用性”。

  测量结果“100%损耗的耐用性”误差主要源于在开始测定耐用性时,尚未形成的操作混合物。实际上,抛喷磨料是作为操作混合物存在的,其是新颗粒和旧颗粒、部分碎颗粒的混合物。通过Ervin测试对耐用性进行常规测定,形成操作混合物之前的运转期间完全计入到了测量结果中,因此实际应用率是不真实的。

  实际上,相较于成品操作混合物,运转条件中的抛喷磨料损耗偏差巨大。标准DIN 50315描述了一种测定三种样品耐用性的实际相关率的合适工艺。在此过程中,需要测量500次循环周期,直到最后三个损耗值的差异不超过0.5%。这样,即可测定出操作混合物的稳定损耗。求出这三个值的平均值,然后转化为循环周期中的实际耐用性。此程序提供了操作混合物的实际相似性。

  图表1说明,在LC(C=0,16)和HC(C=0,9)的样品中,有超过10%的明显转变。但是,高碳(HC)样品的耐用性仍然较低。因此,可以得出一个结论,在操作混合物中较低的硬度并不能保证较长的耐用性。

  但是,从操作经验中了解到,高碳(HC)抛喷磨料无法达到低碳(LC)磨料的耐用性。在使用Ervin测量结果比较耐用性时,要特别注意最后三个损耗值,因为,在此过程中,应形成操作混合物。

  这里要特别指出,此测量方法是测定磨料质量的标准化工艺。但是,由于安装工程的变化或因浸泡工件而导致测试仪中抛喷磨料的残留等,在实际操作中会与实验结果有所偏差。

  对抛喷消耗进行良好的记录,例如,抛喷铸件的吨位或总熔化性能,以及记录需要重新抛喷的累计产品,是达到并证明抛喷系统高效运行的基本条件。尤其是重新抛喷率,其通常是效率的关键参数。这会决定Ervin测试测定的第二个基本参数。

测定抛喷强度(传输动能)

  测定抛喷强度的工艺,从而了解要抛喷的零件表面的抛喷效率;通过测量标准的阿尔门试片的弧高度值换高度为传输抛喷的的动能。起初,试片为平整的。

  其用螺钉固定安装于Ervin测试仪的安装支架(图2)上,且根据设定的循环周期数对试片表面进行了抛喷。

  在这种情况下,为进行测定,每次抛喷20次。测试后,移除阿尔门试片,测量弧高度值(mm)。结果如图表2所示。

  尽管新颗粒条件中的“平均粒度”相同,但三种测试材料的穿透力却有明显的差异。在开始时,新颗粒条件中的抛喷磨料硬度明显取决于其抛喷强度。软LC(C=0.1)磨料的抛喷强度明显低于其他磨料。抛喷100次后,如预想的一样高碳磨料(C=0.9)的抛喷强度最高,远远超出其他磨料。

  根据DIN 50315,现在,强度的常规测定即已完成。但是,在形成的操作混合物中测得的抛喷强度以及耐用性是最有说服力的,因其最真实地反映了实际操作的情况。在此过程中,图表2中所示的结果是最让人意外的。由于进一步的冷作硬化,LC (C=0.16)的抛喷强度(阿尔门试片偏转)增加到0.5 mm,而尽管硬度仍然最高(操作混合物中499 HV1),HC(C=0.9)的强度却大幅降低。为什么会这样?

  对操作混合物中平均粒度的测定为此提供了某些解释。

  硬HC材料实质上比韧性LC抛喷磨料粉碎快,这样,精细磨料会增加,导致操作混合物中“平均粒度”较低。颗粒的直径与重量强有力地影响了动能(参见下框),硬度的影响与操作混合物中低平均粒度的影响叠加了。

  通过比较抛喷强度,可以评估通过改变抛喷磨料是否可以改善重新抛喷的产品或缩短抛喷时间。但对于重新抛喷零件,必须辨别表面的抛喷性能是否不足或工件的形状(压痕或边缘)是否妨碍了磨料的合理使用。在第二种情况下,改变抛喷磨料仅可得到有限的正面成效。

  利用此设备,可以可靠地评估Ervin测试结果,并为制定决策提供坚实基础。



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