Šratymas yra plačiai naudojamas paviršiaus apdorojimo metodas, skirtas pagerinti tikslių komponentų veikimą. Pagrindinis principas apima komponento paviršiaus bombardavimą su daugybe didelio-kietumo, sferinių terpių kontroliuojamomis sąlygomis dideliu greičiu ir sukelia vietinę plastinę deformaciją. Nors ir panašus į procesus, tokius kaip smėliavimas ir šratavimas, kurie skiriasi terpėmis ir parametrais, šratų apdirbimas atliekamas pagal unikalų šalto apdirbimo mechanizmą. Šiame straipsnyje daugiausia dėmesio skiriamanušautas peeningaskaip reprezentacinis procesas.
Kaip šveitimas pakeičia komponento paviršių?
Šrato metu į paviršių atsitrenkia daug didelės spartos{0}} terpės, suformuodamos mažus įdubimus ir sukeldamos plastinę paviršiaus sluoksnio deformaciją. Jei pradinis paviršiaus šiurkštumas nėra palyginti didelis (Ra > 6,3 μm), procesas paprastaipadidina paviršiaus šiurkštumą.
Tai kelia bendrą prieštaravimą: padidėjęs šiurkštumas dažnai koreliuoja susumažintas nuovargio stiprumas, kaip matyti iš nuovargio trukmės skaičiavimų, kurie apima paviršiaus šiurkštumo korekcijos koeficientus.
Kita vertus, šveitimas taip pat yra apatikrintas metodas nuovargiui pagerinti, net nekeičiant medžiagos ar detalės geometrijos. Kaip abu šie teiginiai gali būti teisingi?
Du sustiprinimo mechanizmai:{0}}pagrįstas įtempimu ir struktūrinis
Tariamas prieštaravimas išsprendžiamas supratusdvigubi stiprinimo mechanizmaikad šaudymas siūlo:
Liekamojo gniuždymo įtampos sustiprinimas
Plyšimo terpei atsitrenkus į paviršių, išorinis sluoksnis plastiškai deformuojasi, o vidinis sluoksnis išlieka elastingas. Po smūgio plastiškai deformuotas paviršius yra suvaržytas apatinio elastingo sluoksnio, todėl susidaro astabilus liekamojo gniuždymo įtempio laukas.
Šis gniuždymo įtempis neutralizuoja ciklinių apkrovų tempimo komponentą, uždelsdamas arba slopindamas nuovargio įtrūkimų atsiradimą ir augimą.
Šis poveikis ypač naudingas, kai yra jau esamų-mikro įtrūkimų ar defektų, nes gniuždymo įtempis padeda „uždaryti“ tuos įtrūkimus ir žymiai sumažina nuovargio gedimo riziką.
Mikrostruktūrinis tobulinimas
Didelio{0}}tankio poveikis taip pat lemia esminius medžiagos mikrostruktūrinius pokyčius:
Paviršiaus grūdelių tobulinimas ir padidėjęs dislokacijos tankis
Pogrindinių struktūrų formavimas
Tokiose medžiagose kaip austenitinis plienas,martensitinės fazės transformacijagali atsirasti, pridedant transformacijos{0}}sustiprinimo
Sustabdomas slydimas kristalinėje gardelėje, ribojantis deformaciją tarp sukietėjusio paviršiaus ir vidinės matricos
Šios transformacijos padidina paviršiaus kietumą, atsparumą dilimui ir sulėtina nuovargio įtrūkimų susidarymą.
Ar šlifavimas visada veiksmingas? Tik su tinkamu proceso dizainu
Nors šveitimas gali pagerinti nuovargio stiprumąnuo 20% iki 60%, jo efektyvumas priklauso nuo kruopščiai kontroliuojamų proceso parametrų. Veiksniai, turintys įtakos rezultatui, yra šie:
Laikmenų tipas, dydis, forma
Plytimo slėgis ir greitis
Smūgio kampas ir kryptis
Aprėpties greitis ir pasikartojimo ciklai
Pradinė komponento paviršiaus būklė
Kitaip tariant,Šuožimas nėra taip paprasta, kaip atrodo. Prastai kontroliuojami parametrai gali sukelti ankstyvą žalą, o ne pagerinti.
Išvada
Supažindina su šūviunaudingi liekamieji gniuždymo įtempiaiirmikrostruktūriniai patobulinimaikurios žymiai pailgina komponentų nuovargio tarnavimo laiką ir atsparumą dilimui.
Nors tai padidina paviršiaus šiurkštumą, bendra nauda dažnai nusveria trūkumus-jei procesas tinkamai optimizuotas. Tokiose pramonės šakose kaip aviacija, automobilių pramonė ir didelio našumo{1}}mašinų gamyba šratų šlifavimas išlieka svarbia priemone siekiant patikimumo ir ilgaamžiškumo.(文章来源:iMechanics机械)
