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第 9 卷

2021 年

12 月刊

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第 9 卷 - 2021 年 12 月刊
抛喷丸覆盖率控制和饱和点差异

抛喷丸处理工艺应用中最容易被误解的地方是抛喷丸处理中可能最常用的两个术语之间的区别:“覆盖率”和“饱和点”。为了正确理解本文,说明其中的区别很有必要。
覆盖率明确地与抛喷丸表面的弹痕比例有关,与不显示弹痕的抛喷丸表面面积有关,是处理抛喷(或换句话说,时间)的函数。随着待抛喷丸表面暴露于抛喷弹丸流以及抛喷丸撞击表面,抛喷丸表面中的压痕数量也会增加,直到原始表面的所有部分都与抛喷丸弹丸接触。从理论上讲,不可能实现真正的100%覆盖率,因此大多数规范认定:当98%的表面被弹痕覆盖时,即为100%的覆盖率。覆盖率最好用对数来描述,因为当表面被覆盖的越来越多时,在之前发生过撞击的地方,不会产生撞击的概率就会降低。
饱和点是一个与Almen试片相关的术语。即使进一步暴露于喷射流,试片也几乎停止弯曲的点被认为是饱和点,大多数规范认定:当暴露于喷射弹丸流的时间增加一倍时,试片的弧高度值增加不超过10%的点。实际上,单达到饱和点的同时,试片的覆盖率达到100%,这只是巧合。
对零件进行抛喷丸处理时,只有在执行抛喷丸成形或抛喷丸校正时,饱和点才会相关。“成形”是指使用诱导的残余压应力来形成形状,例如飞机翼板等零件中的曲线。“校正”是指当一个机械部件在经过制造过程后出现某种形式的变形时,通过在特定区域诱导残余压应力来抵消变形。饱和一词在这两种应用中相关的原因是,在暴露的某一点或某一时间点上,该过程不再有用,就像Almen试片一样。就成形或校正而言,抛喷丸处理效果与Almen试片一样呈对数减少,而增加效果的唯一方法是增加抛喷丸颗粒中的能量。这可以通过增加速度(例如压力)或质量(更大的弹丸)来实现。
通过将达到100% (98%)覆盖率所需的暴露时间加倍来实现200%的覆盖率。这将我们引向了一个困难的讨论领域。如果规范要求100%的覆盖率,那么从逻辑上说,200%的覆盖率是不符合要求的。然而,许多组件通常表现出复杂的几何形状,这有时使得情况变得极其困难,如果另一个区域的覆盖率不超过100%,则在特定的区域实现100%是不可能的。这种现象在工业中已经被广泛接受,认为是不可避免的,但是如此一来,抛喷丸车间在符合规范方面又将何去何从呢?以Nadcap为例,Nadcap将重点放在精确符合规范上。OEM规范和国家规范在抛喷丸处理工艺控制方面变得越来越详细和明确,因此覆盖率控制问题现已成为更详细的主题。
至少有两个重要的OEM规范涵盖了整个零件覆盖一致性的主题。通常采用的方法是通过逐渐增加组件的暴露时间并记录在组件的每个特征上实现的覆盖量来产生覆盖图。然后,这构成了过程控制表的一部分,作为在所有区域已实现指定覆盖率的声明。但是,这并不能为不可避免地超过指定100%覆盖率的抛喷丸区域提供任何宽容度。即使是最先进的机器人,也会有一个具有复杂几何形状的零件区域不可避免地超出指定的覆盖率。
幸运的是,一些规范定义了可接受的过度覆盖限制,对这种情况的理解似乎有了进展。这种情况可能会因截面厚度而变得复杂,例如,过度暴露于该工艺可能会导致零件变形。这种复杂性使得适应规范中的过度覆盖成为一项复杂的任务。另一方面,大多数规范定义了通常(并且必须)特定于材料的最大覆盖限制;这些确实会因规格而异,范围通常从300%到500%。然而,当在生产基础上满足规范要求时,过度暴露仅限于较低的值。
覆盖率这一主题既重要又广泛,但可能因规范不同而有很大不同。也许在AMS 2430和AMS 2432的未来版本中会有关于这个主题的更多细节。AMS 2430引用的J 2277定义了确定覆盖率的方法。

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