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浅析吹砂对金属钢件粗糙度的影响

2016-10-26周雁文郝江华

科学中国人 2016年26期
关键词:砂子粗糙度工件

周雁文,郝江华,陈 波

中航飞机股份有限公司西安飞机分公司45厂

浅析吹砂对金属钢件粗糙度的影响

周雁文,郝江华,陈波

中航飞机股份有限公司西安飞机分公司45厂

吹砂广泛应用于热处理前后、表面处理前、焊接等特种工艺前的清理工序,本文着重分析如何优化吹砂工艺参数、改进吹砂金属钢件状态从而降低零件表面粗糙度。

吹砂;不锈钢15-5PH;手工操作;粗糙度

1.前言

吹砂在飞机制造业上应用广泛,主要用于某些不易采用常规前处理方法的材料和零件,如对氢脆非常敏感的高强度钢;在水溶液中极易腐蚀的钢制件等。吹砂有较大的切削量,对于很薄的金属件、螺纹不易采用喷砂处理,经过吹砂处理后可以得到比较均匀、细致的麻面,对镀层、磷化膜和油漆层都有很好的附着力。

在生产中吹砂的粗糙度与零件的质量有直接关系,如常用零件的表面处理,需吹砂或金相砂纸打磨处理的零件,为了保证零件的镀后外观要求,需使用至少240目砂子吹砂或金相砂纸对零件处理;反之,低氢脆电镀镉钛的零件在电镀前用80目以下的砂子和砂纸对零件表面进行处理,增大粗糙度,可保证零件的结合力。本文重点研究需吹砂的零件,如何使用吹砂参数确保最低粗糙度。

2.吹砂综述

2.1吹砂原理

吹砂是以压缩空气为动力形成高速喷射束,将喷料等高速喷射到需处理工件表面,使工件外表面的外表发生变化,由于磨料对工件表面的冲击和切削作用,使工件表面获得一定的清洁度和不同的粗糙度,使工件表面的机械性能得到改善。

2.2影响吹砂的因素

通过研究,吹砂质量取决于零件材料、空气压力、喷嘴直径、砂料粒度、砂子介质等因素。而本文研究在吹砂设备、试样材料(15-5PH)、吹砂介质(金刚石)已定的条件下,着重研究零件材料状态、空气压力、砂料粒度、吹砂距离,确保粗糙度满足所需的条件。

3.吹砂参数优化

3.1提高砂子目数

通过不同参数的吹砂,则零件(材料:15-5PH)表面的质量状态不一致(见图1),该状态明显粗糙度不一致,两个试样在吹砂前的粗糙度均为0.2μm,(1)为使用180目金刚砂砂子吹砂后的试样为1.7μm,(2)为使用80目金刚砂砂子吹砂后的试样为3.5μm,从而提高砂子目数可降低粗糙度。

3.2优化吹砂距离

吹砂过程中,距离远近不一,零件试样粗糙度值不稳定,数值变化较大,由最初的吹砂距离80-300mm,优化至200-300mm,可有效降低粗糙度。

3.3固定吹砂压力参数

严格控制吹砂压力,采用下限,可降低粗糙度,在本文中对钢件采用的吹砂压力参数控制在0.27MPa~0.40Mpa,推荐吹砂压力采用0.35Mpa。

3.4改变试样材料状态

试样材料为15-5PH,通过热处理提高至H900,强度达到HRC40以上,对热处理试样和未热处理试样按240目、0.35Mpa砂子进行吹砂,其未热处理试样粗糙度为1.37μm,热处理试样为1.10μm,则提高硬度可降低粗糙度。

图1 参数不同零件表面状态不一致(X20倍)

总之,通过上述参数的优化,针对15-5PH的试样,吹砂距离采用250mm,吹砂压力参数采用0.35Mpa,采用不同的吹砂介质目数、不热处理、热处理(强度超过HRC40)可得到表1的粗糙度值。

表1 对试样15-5PH不同处理方式测得粗糙度

4.总结

通过该次试验为了降低吹砂试样粗糙度按下述方法执行:

(1)提高试样硬度;

(2)提高吹砂介质目数;

(3)降低风压;

(4)调整吹砂距离。

[1]章葆澄.《电镀工艺学》航空高等学校第一教材委员会制订.1992.05(3)

周雁文(1981-),男,山西山阴人,工程师,本科,中航飞机股份有限公司西安飞机分公司45厂,研究方向:金属腐蚀与防护;

郝江华(1984-),男,陕西洛南人,工程师,本科,中航飞机股份有限公司西安飞机分公司45厂,研究方向:金属腐蚀与防护;

陈波(1978-),男,陕西礼泉人,工程师,本科,中航飞机股份有限公司西安飞机分公司45厂,研究方向:金属腐蚀与防护。

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