ОБЩАЯ ИНФОРМАЦИЯ - дробеструйная обработка металла

Дробеструйная обработка является процессом холодной обработки метала, при котором поверхность детали бомбардируется маленькими сферическими частицами, называемыми дробью. Каждая частичка дроби, ударяясь в материал, действует как ударение микроскопического молотка, которое приводит к образованию на поверхности материала небольшого отпечатка или углубления. Для того, чтобы могло образоваться углубление, поверхность материала должна подвергнуться деформации. Под такой деформированной поверхностью материал пытается вернуться к исходному состоянию, поэтому под образованной полусферой холодно-деформированного материала формируется слой с высокими сжимающими напряжениями.

Компания MIC имеет удовольствие делиться богатством своего опыта и знаний в области дробеструйной обработки посредством своей интернет - страницы таким образом, чтобы сделать доступными для инженеров и металлургов сведения о преимуществах применения технологии дробеструйной обработки. Специалисты компании MIC готовы помочь в решении многих технических проблемм, которые могут быть развязаны с помощью применения предлагаемой технологии дробеструйной обработки. Компания MIC обладает новейшими производственными мощностями для проведения дробеструйной обработки деталей различной формы и размеров, выполненных из разнообразных материаллов, в строго определенных и контролируемых условиях.

Практически все усталостные и коррозионно-механические повреждения зарождаются на поверхности материала. Известно, что зарождение или развитие трещин не происходит в зоне со сжимающими напряжениями. Поскольку перекрывающиеся углубления, возникающие после дробеструйной обработки, формируют на поверхности металла равномерный слой со сжимающими напряжениями, процесс дробеструйной обработки значительно повышает долговечность деталей. Сжимающие напряжения являются полезными с точки зрения повышения сопротивления усталостному разрушению, коррозионному разрушению, коррозионно-механическому растрескиванию, фреттингу и эррозии вызванной кавитацией, повышения фрикционной стойкости. Максимальные значения остаточных сжимающих напряжений достигаются непосредственно под поверхностью детали и составляют не менее половины условного предела текучести материала.

Дробеструйная обработка используется также в современном авиастроении для формирования аэродинамической кривизны металлической обшивки крыла. Дополнительные применения данной технологии включают упрочнение путём холодной обработки с целью улучшения трибологических характеристик, закрытия пористости, повышения сопротивления межкристаллитной коррозии, выравнивания деформированных деталей, текстурирования поверхности, испытания адгезии покрытий.

Если Вы хотите получить более детальную информацию о компании MIC и о предоставляемых нами услугах - кликнуть тут

читать: Усталость Металла | Коррозионно-механическое Растрескивание

Вернуться к началу

На рисунке приведено сравнение усталостной прочности с оптимальными растягивающими напряжениями как для гладких образцов, так и для образцов с надрезом. В случае отсутствия дробеструйной обработки оптимальные усталостные свойства для стальных образцов наблюдаются при 30 HRc (700 MPa). При больших уровнях напряжений/твёрдости материал утрачивает усталостную прочность из-за повышения чувствительности к надрезу и хрупкости. С введением сжимающих напряжений, благодаря проведению операции дробеструйной обработки, усталостная прочность повышается пропорционально к увеличению уровня напряжений/твёрдости. Например, при твёрдости 52 HRc (1240 MPa), усталостная прочность образцов после дробеструйной обработки составляет 144 рsi (988 MPa), что более чем в два раза превышает усталостную прочность необработанных гладких образцов.

Для увеличения изображения - кликнуть на рисунок

ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ПРОЦЕСС - ВЛИЯНИЕ НА УСТАЛОСТЬ

Известно, что процесс изготовления деталей имеет значительное влияние на их усталостные свойства. Это влияние может быть как положительным, так и отрицательным, как показано в таблице, приведенной ниже.

Отрицательное влияние процессов шлифования, резки и сварки состоят в том, что в поверхностном слое материала образуются растягивающие остаточные напряжения, которые являются источником усталостных трещин. Упрочнение, осаждение и ЭИО приводят к образованию твёрдой, хрупкой поверхности. ЭХО может привести к ослаблению поверхностных границ зёрен.

Процессы, в которых формируются сжимающие напряжения, находятся в списке со стороны положительного влияния на усталостную долговечность. Дробеструйная обработка является наиболее эффективным процессом из перечисленных здесь, поскольку она позволяет достичь максимального уровня сжимающих напряжений в большинстве обрабатываемых материалов при различных конфигурациях деталей. На нижеприведенном рисунке представлены зависимости „напряжения/число циклов до разрушения" для различных способов шлифования. Базовая кривая представлена для процессов мягкого шлифования - усталостная прочность образцов составляет 60 000 psi. На следующей, показанной непосредственно ниже, кривой представлены данные для жёсткого шлифования, при котором применяются более высокие скорости резки и снимается более толстый слой материала. В таком случае на поверхности образуются значительные растягивающие напряжения, которые являются предпосылкой для развития усталостных трещин. Как видно из рисунка, усталостная прочность снижается до 45 000 psi. Последняя зависимость представлена для образцов подвергнутых жёсткому шлифованию плюс дробеструйной обработке. Как показано на рисунке, кривая для этих образцов лежит значительно выше даже базовой кривой (для мягкого шлифования), значение усталостной прочности превышает 80 000 psi. Сжимающие напряжения, вызываемые дробеструйной обработкой, превышают растягивающие напряжения, возникающие после жёсткого шлифования.

Приведенные данные позволяют выделить следующие преимущества процесса:

1. Дробеструйная обработка позволяет повысить уровень допустимых напряжений при неизменном значении усталостной долговечности деталей;
2. В случае постоянного уровня напряжений, дробеструйная обработка продолжает срок службы каждой детали;
3. Дробеструйная обработка позволяет расширить область приемлимых технологических операций путём введения сопутствующих сжимающих напряжений.

Для увеличения изображения - кликнуть на рисунок

читать: Технология Дробеструйной Обработки | Коррозионно-механическое Растрескивание

Вернуться к началу

Коррозионно-механическое растрескивание (КМР) является механизмом разрушения, который развивается в металлах при одновременном воздействии коррозионного фактора и длительных растягивающих напряжений. Разрушение материала вследствие КМР часто является неожиданным и непредсказуемым, оно может возникать как через пару часов, так и после месяцев или даже лет успешной эксплуатации. Коррозионно-механическое растрескивание часто наблюдается в отсутствии других явных признаков коррозии. В общем, все виды сплавов чувствительны к КМР в присутсвии коррозионного фактора при соответствующих условиях.

Растягивающие напряжения, необходимые для возникновения коррозионно-механического растрескивания, являются статическими и могут быть как остаточными, так и приложенными напряжениями (см. перечень ниже). Растрескивание, развивающееся в материале под действием циклических напряжений в коррозионной среде, определяется как коррозионная усталость. Иногда невозможно провести чёткую границу между коррозионно-механическим растрескиванием и коррозионной усталостью. Однако, поскольку они возникают в различных средах, эти два процесса определяются как два самостоятельных, раздельных механизма разрушения. Несмотря на это, сжимающие остаточные напряжения, такие как возникающие в поверхностном слое материала под влиянием контролированной дробеструйной обработки, могут быть использованы для предотвращения или торможения этих двух процессов.

ИСТОЧНИКИ НАПРЯЖЕНИЙ ДЛЯ КМР

Первоочередное значение имеет тот факт, что возникающие в поверхностном слое металла под влиянием дробеструйной обработки остаточные сжимающие напряжения являются эффективным средством для предотвращения коррозионно-механического растрескивания, не зависимо от преобладающих механизмов КМР, конструкционного материала или коррозионной среды. Иллюстрацией к этому служит приведенный треугольник КМР. В случае нарушения одной из сторон этого треугольника, например отсутствие на поверхности материала растягивающих напряжений благодаря дробеструйной обработке, КМР не возникает.

МЕЖКРИСТАЛЛИТНАЯ КОРРОЗИЯ

Микрофотографии структуры поверхностного слоя нержавеющей стали 304 - без обработки и после дробеструйной обработки, сенсибилизированной при температуре ~650 °С в течении 1 часа; тест на межкристаллитную коррозию в NH3-HF; дробеструйная обработка керамическими шариками.

Как было установлено в исследованиях, проведенных компанией Atomics International, для аустенитных сталей межкристаллитная коррозия может быть предотвращена путём проведения дробеструйной обработки на этапе предшествующем сенсибилизации. Для этого поверхность должна быть подвергнута интенсивной холодной обработке (дробеструйной обработке) с целью разрушения поверхностных зёрен и границ зёрен. Карбиды, которые образуются в результате сенсибилизации, будут выделятся преимущественно в многочисленных местах зародышеобразования (например плоскостях скольжения, дислокациях), которые формируются в теле зерна, а не вдоль продолжительных границ зёрен, что способствовало бы межкристаллитному разрушению в коррозионной среде.

слева - после дробеструйной обработки; справа - необработанный образец

Компания MIC имеет опубликованные технические отчёты, которые могут быть доступными по заказу. Пожалуйста, обратитесь к нам для получения дальнейшей информации.

читать: Технология Дробеструйной Обработки | Усталость Металла

Вернуться к началу