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              鑄件拋丸清理用鋼絲切丸歐文壽命測定及磨損失效分析

              文章出處:未知 編輯:拋丸機發表時間:2018-7-14 10:30:21 瀏覽人數:1084,1,0
              摘要:測定了鑄件拋丸清理用鋼絲切丸的化學成分、密度及硬度, 觀察了金相組織, 用 100 %替代法測定了 ERVIN 循環壽命,并分析了鋼絲切丸的磨損過程。 結果表明, ERVIN 壽命試驗機可以模擬實際拋丸清理過程, 測得的 ERVIN 循環壽命是金屬磨料性能的一個重要評價指標, 為正確選用金屬磨料提供可靠依據。

               美國汽車工程師協會 SAE J441 鋼絲切丸標準[ 1]及中華人民共和國機械行業 JB/ T 8354-1996 鋼絲丸標準[ 2],對鋼絲切丸的種類、型號 、化學成分、硬度、金相組織、密度、抗拉強度和檢驗方法作了規定 ,但沒有涉及到磨料的使用壽命 , 且國內對鋼絲切丸的研究主要集中在拋丸清理應用領域[ 3 ~ 5]。在實際使用過程中即使同時達到 JB/ T 8354-1996 鋼絲丸標準的鋼絲切丸,有時使用壽命相差可達 30 %, 導致使用者無法直觀判定磨料優劣 。通過查閱國內外相關文獻 ,未見關于鋼絲切丸壽命測定的報道。為指導拋丸清理使用者正確地選用磨料 ,本文研究了鋼絲切丸的成分、密度、硬度和金相組織, 并著重通過 E RV IN 壽命試驗機[ 6]采用 100 %替代法測定了鋼絲切丸的 E RVIN 壽命,分析了鋼絲切丸的磨損過程 。

              1 、試驗方法試驗材料:
                 提供的直徑 1 .0 mm 鋼絲切丸, 此鋼絲切丸是利用廢汽車輪胎圈口鋼絲, 經拔絲、切割、脫膠 、篩分及包裝制成。分別用 721 分光光度計及碳硫分析儀、島津 M 型顯微硬度計、無水酒精法測定試樣的成分 、硬度及密度;用尼康光學金相顯微鏡觀察金相組織;用山東金屬磨料股份有限公司引進的美國 ERVIN 金屬磨料壽命試驗機(E rvin Test Machine),按美國汽車工程協會金屬磨料機械性能測試 SA E J445A 標準中規定的100 %替代法進行 ERV IN 循環壽命的測定[ 7]。用100 %替代法測定時 , 向 ERV IN 壽命試驗機中加入100 g 鋼絲切丸 , 磨料以 61 m/ s 的速度拋打到轉動的靶上,500 次循環后取出磨料,用 0 .3 mm 篩子篩分并記錄重量損失 , 再補加新鋼絲切丸, 使加入總量達到100 g , 重新裝入實驗機重復上述步驟 , 直到累積重量損失超過 100 g 時,停止試驗 ,并按公式:ERVIN 循環壽命(次數)=[ 總循環次數 -(每次測試次數/最后損失%)×(累計損耗%-100)] 計算壽命, 采用低倍觀察方法 ,分析鋼絲切丸的磨損過程 。

              2 、試驗結果與分析:
              2 .1、鋼絲切丸的成分 、密度 、硬度及金相組織1 .0 mm 鋼絲切丸 , 粒度分布均勻 , 無異型 , 表面光潔無銹 ;瘜W成分、密度和硬度測定結果見表 1 。金相顯微鏡下沒有觀察到氣孔 、疏松 、裂紋等缺陷, 顯微組織為形變珠光體 +形變鐵素體, 也稱為索氏體組織,見圖 1 。含碳量為 0 .664 %的亞共析鋼, 是由珠光體+鐵素體組織組成的鋼絲切丸, 經鍛造、冷拔處理后, 其內部的氣孔 、疏松等被鍛合 , 等軸珠光體與鐵素體晶粒發生轉動 , 晶界遷移 ,取向與拉伸軸方向一致, 組織出現方向性[ 8], 由于大量位錯釘扎 , 出現大量小角度晶界, 使相界及晶界變的雜亂, 見圖 1a 、b 。由于經過冷拔 , 珠光體發生形變 ,珠光體的層片間距減小 , 滲碳體變薄 , 容易同鐵素體一起形變而不脆斷, 塑性和韌性提高 , 同時相界面也增大 , 塑性變形抗力增大 ,強度 、硬度提高 ,所以冷拔鋼絲切丸具有很好的抗磨性。
              表 1  鋼絲切丸化學成分、密度和硬度測定結果

              圖 1 循環 100 次后的鋼絲切丸的金相組織

              2 .2 、鋼絲切丸 ERV IN 壽命測定結果及分析:
                100 %替代法 ERV IN 壽命的測定結果見表 2 ,ERV IN 循環壽命次數為 4 085 次 , 表征實際鑄件或鋼材拋丸清理作業中, 清理設備底倉中的鋼絲切丸完全消耗 、并替換一次,磨損后 0 .3 mm 以下的顆粒及粉塵被分離系統除去, 鋼絲切丸的重復使用次數 ?梢奅RV IN 循環壽命是拋丸磨料性能的一個重要評價技術指標。
              表 2  鋼絲切丸 100 %替換法 ERVIN 壽命測定結果

              表 2  鋼絲切丸 100 %替換法 ERVIN 壽命測定結果

               向E RVIN 壽命試驗機中加入 100 g 鋼絲切丸 ,經1 000 次 、2 000 次循環后 , 取出磨料 , 用 0 .6 mm 篩子篩分并觀察磨損形貌 ,見圖 2 。其中圖 2a 為磨損前形貌,圖 2b 為經過 1 000 次循環后 ,鋼絲切丸磨損比較均勻 ,由柱狀變為圓形;圖 2c 為經過 2 000 次循環后,顆粒進一步磨損 ,部分顆粒磨損嚴重,這是由于隨著循環使用的增加, 同一顆粒多次受到擠壓與沖擊 ,當達到一定的使用次數時,發生低周疲勞,局部屈服 ,導致表層裂紋產生 ,表層刮擦剝落 。圖2d 為2 000 次循環后篩下的破碎磨損顆粒。拋丸清理過程中,鋼絲切丸以 50 ~ 80m/ s 的速度沖擊工件 , 1/ 2 mv2動能(沖擊功)的一部分用來清理表面,另一部分被自身吸收,導致自身磨損。
              圖 2  ERVIN 壽命測定鋼絲切丸磨損形貌 (×1 .5)

              3 、結論:
                (1)鋼絲切丸的化學成分 w(%)為 :0 .664 C 、0 .279 Si 、0 .920 M n 、0 .023 S 、0 .025 P ;密度為 7 .8 g/cm3,硬度為 52 HRC , 金相組織為形變珠光體 +形變鐵素體。
                (2)鋼絲切丸 100 %替代法 ERVIN 循環壽命為4 085次 , 表征實際鋼材拋丸清理操作中每粒鋼絲切丸可使用 4 085 次。
                (3)1 .0 mm 鋼絲切丸硬度適中 、密度較高 ,在整個磨損過程中顆粒都比較均勻 ,不易破碎 ,壽命較高,鋼絲切丸是理想的拋丸清理、噴丸強化的金屬磨料 。
              本文來源青島華盛泰拋丸機:http://www.muzwedding.com/jishu/1084.html
              關鍵詞:拋丸機 拋丸清理機 青島拋丸機 路面拋丸機 履帶式拋丸機 吊鉤式拋丸機
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