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第 5 卷- 2017 年 6 月刊
抛喷丸强化工艺 — 覆盖率是如何产生的?计算机软件有何帮助?



表6:喷丸数量与喷丸密度和尺寸


照片6:50%的覆盖率,模拟0.6 mm钢丝切丸,作为新的钢丝切丸


照片7:30%的覆盖率,在磨损为0.480 mm的平均尺寸之后模拟相同的弹丸


照片8:80%的覆盖率,模拟相同的弹丸,使用更高的抛喷丸强度


照片9:低覆盖率的重叠图,显示重叠模型,使用“4个方形单元”的弹坑


表7:重叠进化与覆盖率


照片10:SEM图片高强度钢板表面,100%的抛喷丸加工,按规定覆盖率,采用高的抛喷丸强度。可见折叠和裂纹的产生。


照片11:使用PA2软件的预测和参考图片创建覆盖曲线的屏幕截图


照片12:铝表面50%的覆盖率;实际显微镜图片(左)和 PA2软件的人工照片(右)


照片13:使用 PA2软件生成的人工照片制作的参考测量仪示例,覆盖率为30%至98%。时基是达到98%覆盖率的时间。背景是模拟蓝色墨水覆盖示踪剂。

Peening Accessories的全新PA²软件,包含覆盖率及实用方面,接续MFN中国2016年12月刊(2/2)。

  本文的第一部分展示了算法和计算机如何帮助量化抛喷丸工艺的覆盖率。以下将描述一些主要的实践内容。

弹丸尺寸和弹丸密度

  每升弹丸数仅取决于弹丸尺寸(表6)。

  如果弹丸尺寸除以2,则每升弹丸数乘以23 = 8;即:一升中有4,230万个0.3 mm的弹丸,并且一升中仅有530万个0.6 mm弹丸。

  对于给定的弹丸尺寸,当弹丸密度增加时,每单位质量的弹丸数减少。如果将钢丸作为参考,陶瓷丸的比例约为1/2,玻璃珠的比例为1/3;

即0.3 mm的弹丸:
• 玻璃珠 -> 每千克2,830万弹丸
• 陶瓷丸 -> 每千克1,840万弹丸
• 钢丸 -> 每千克930万弹丸

弹丸磨损和阿尔门强度的影响

  照片6是模拟覆盖图,使用0.6 mm钢丝切丸作为新弹丸。照片7和照片8显示了覆盖率的变化,随着弹丸尺寸的减小以及阿尔门强度的增加,始终使用相同的180弹坑生产工艺。人工背景是模拟荧光覆盖示踪剂。

重叠分析

  建模区域网格化;使用40×40 = 1600个单元(斑点)。每个弹坑是随机定位的,并且由四个单元表示,每个单元的值为“1”(照片9)。

  实际上,弹坑几乎是圆形的,并且可能具有大约0%到100%的交叉区域。方形弹坑的形状是使计算更容易的好方法。然后,最小交叉面积为25%。因此,交叉可能性为25%、50%或100%。当发生重叠时,在交叉区域内部,添加每个弹坑的单元值。当覆盖率低时,这个过程很容易理解(照片9)。

  对于给定的覆盖量,可以通过比例法简易计算1600个总数中不等于零的单元数。然后,根据摩纳哥原则,单个坑是随机定位的,并且其四个单元中的每一个均接收考虑到与其他单元交叉点的值。然后将这些单元从白色的“0”将中间重叠值着色为蓝色,将最大重叠值着色为红色。

• 对于低覆盖率,低于50%(表7,左上方),重叠光谱在左边被挤压,两个高条形表示“无重叠”,每个单元没有或有一个冲击。无超过四个冲击的单元。
• 对于98%的标准覆盖率(表7,右上方),重叠光谱向右移动并且平衡良好。由于这是98%覆盖率的定义,有超过1600的40个单元保持原状。在相同的点上通过2至5次冲击重叠了70%的面积。无单元有超过9个冲击;现在红色部分代表在同一点显示7至9次冲击的7%以上的区域。
• 对于常见的规格 - 125%的覆盖率(表7,左下方),重叠谱开始变宽,在同一点处,85%的区域显示2至7个冲击重叠。在相同的点上通过8至12次冲击重叠了10%的面积。无超过12个冲击的单元。
• 不推荐200%的覆盖率,并且对此几乎没有规定。除非低抛喷丸强度在非常特殊的目的下喷丸,光谱一般都非常宽,但有0.25%的面积仍然保持原样!最大的重叠是在同一点的18次冲击,这在大部分表面上,当在同一点显示5至10次冲击后,就容易形成巨大间隙。在高强度下,有产生折叠、产生裂纹、结垢和产生空洞的风险,从而潜在地降低防腐能力(照片10)。

覆盖预测

  在建立阿尔门强度并将所有数据和强度结果保存在带有“.alm”扩展名的PA2软件文件中之后,可以开始覆盖表征(照片11)。

  操作者估计并输入给定抛喷丸量的覆盖率,但这不一定是一次性通过。在对相同的抛喷丸量进行多次测量的情况下,将输入平均值。

  基于第一个值,PA2软件会立即在右列中提供每个抛喷丸量的覆盖值(值以橙色显示),并相应地绘制曲线,预测达到98%覆盖率的时间和达到指定覆盖率的时间。

  然后,操作者至少输入两个用于不同抛喷丸量的其它覆盖值。建议至少给出大约98%的测量值。

  在屏幕右侧,操作员可以显示一些真实或人工参考图片,以帮助评估覆盖率。

PA2软件,主要特点

主要输入
  粒径分布,图像尺寸,抛喷丸强度范围,弹丸流,给定抛喷丸时间的覆盖率测量,指定覆盖率。

主要结果
  弹丸平均大小,弹坑大小和深度,达到98%覆盖率的时间和达到指定覆盖范围的时间,重叠图和重叠光谱...

自动帮助的示例
  预测下一个覆盖值,自动生成最佳拟合曲线,显示计算机生成的图片和实际参考图片(照片12,照片13)。

参考文献

[1] Avrami M, J. Chem. Phys., 7, 1103, 1939; lbid., 8, 212, 1940; lbid., 9, 177, 1941.
[2] Knotec O and Elsing R, Computer simulation of different Surface Topographies of Metals Produced by Blasting Process, ICSP3, p361-368, 1987.
[3] SAE Standard J2277, Shot Peening Coverage Determination, revised 2013-04-24.



PA²软件由Peening Accessories GmbH
设计并发布
免费下载网站:
http//pa2.pointdoc.net/
测试版本无需订阅。
订购无限版本:
Peening Accessories
Frohbergstr. 38, 8620 Wetzikon, Switzerland
电话:+41.44.831 26 44
传真:+41.44.831 26 45
邮箱:info@peening.ch
www.peening.ch
 
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