شات پینینگ فرآیندی است که با استفاده از جت پر سرعت شات ماسه و شات آهنی برای ضربه زدن به سطح قطعه کار به منظور بهبود برخی خواص مکانیکی قطعه و تغییر حالت سطحی قطعه کار می کند. می توان از آن برای بهبود استحکام مکانیکی قطعات، مقاومت در برابر سایش، مقاومت در برابر خستگی و مقاومت در برابر خوردگی و غیره استفاده کرد. همچنین می توان از آن برای مات کردن سطح، رسوب زدایی و بهینه سازی تنش پسماند قطعات ریخته گری، آهنگری و جوشکاری استفاده کرد.
فرآیند شات پینینگ فرآیند پاشیدن تعداد زیادی پرتابه بر روی سطح قطعه است، درست مانند چکش های کوچک بی شماری که روی سطح را چکش می کنند. بنابراین، سطح قطعه فلزی تغییر شکل پلاستیکی فوق العاده قوی ایجاد می کند که باعث می شود سطح قطعه ضخامت خاصی از لایه سخت کاری سرد تولید کند که به آن لایه تقویت کننده سطحی می گویند، این لایه تقویت کننده به طور قابل توجهی استحکام خستگی قطعه را بهبود می بخشد. .
قبل از درک تکنولوژی شات پینینگ، لازم است سه مفهوم گیج کننده شات بلاست، سند بلاست و شات پینینگ را توضیح دهیم.
این سه مفهوم در واقع چهار کلمه هستند: اسپری، پرتاب، شلیک، شن. در این میان، انفجار روش فرآیندی است و ماسه شات، ماده مورد استفاده است. پاشش عبارت است از استفاده از هوای پرفشار برای دمیدن گلوله و شن و ماسه به سطح قطعه کار و پرتاب به استفاده از تیغه های چرخان با سرعت بالا برای پرتاب گلوله به سطح قطعه کار است. شات از شات های فولادی و ماسه از ماسه کوارتز ساخته شده است.
ویژگی های قطعات پس از شات پینینگ
قانون توزیع تنش در امتداد جهت عمق پس از پاشش با منحنی توزیع تنش پسماند شاتپینینگ بیان میشود. تنش فشاری پسماند سطحی، عمق لایه تنش فشاری، حداکثر تنش فشاری پسماند و موقعیت حداکثر تنش فشاری پسماند چهار کمیت مشخصه هستند.
در این میان تنش فشاری سطحی و ضخامت لایه تنش فشاری تأثیر بارزتری بر ویژگیهای تقویت سطح قطعه دارد. علاوه بر خواص خود ماده اسپری شده، اندازه تنش فشاری پسماند سطح و عمق لایه تنش فشاری عمدتاً به شدت لایه برداری شات و پوشش سطح بستگی دارد.
به طور کلی، افزایش مناسب شدت لایه برداری شات و پوشش شات پینینگ به افزایش اثر لایه برداری شات کمک می کند، اما باعث افزایش زبری سطح نیز می شود. برای پوشش شات پینینگ، زمانی که پوشش کافی نیست، تنش فشاری باقیمانده لایه سطحی نسبتاً زیاد است، اما کاهش تنش مستعد رخ دادن است. بنابراین، لازم است که شدت لایه برداری شات و نمونه شات پینینگ در ترکیب با ویژگی های مواد و الزامات استحکام بخشی به طور معقول انتخاب شود تا فرآیند شات پنینگ بتواند اثر تقویتی را به حداکثر برساند.
تغییرات در ساختار مواد سطح پاشیده شده
سطوح اسپری شده زبر می شوند. فلز روی سطح اسپری شده تحت فشار قرار می گیرد و قله های فلزی کوچکی را تشکیل می دهد و در نتیجه بر زبری سطح تأثیر می گذارد. با افزایش شدت شات پینینگ، کاهش سختی سطح و طولانی شدن زمان شات پینینگ، زبری سطح نیز افزایش می یابد.
سه عامل موثر بر شات پینینگ
سه پارامتر اساسی برای ارزیابی کیفیت گلوله های تقویت شده وجود دارد: استحکام، پوشش و زبری سطح.
1. شدت سوزش شات
پارامترهای فرآیندی که بر شدت شلیک گلوله تأثیر میگذارند عمدتاً عبارتند از: قطر پرتابه، سرعت جریان الاستیک، سرعت جریان پرتابه، زمان شلیک گلوله و غیره. پرتابه و قطعه کار، و شدت ضربه زدن بیشتر می شود. تنش فشاری پسماند ایجاد شده توسط شات پینینگ می تواند به 60 درصد استحکام کششی ماده قطعه برسد، عمق لایه تنش فشاری پسماند معمولاً می تواند به 0.25 میلی متر برسد و حداکثر مقدار حد حدود 1 میلی متر است. شدت شات پینینگ برای تضمین نیاز به زمان مشخصی دارد. پس از مدت زمان معینی، شدت شات به حد اشباع می رسد و سپس زمان شات پنینگ طولانی می شود و شدت دیگر افزایش قابل توجهی نخواهد داشت. در آزمون آلمن قدرت پارگی شات، قدرت فروکش کردن شات با ارتفاع تاج تغییر شکل قطعه آزمایش مشخص می شود.
تصویر
2. پوشش شات پینینگ
برخی از افراد معمولاً در مورد میزان پوشش دهی شات اینگونه فکر می کنند: نازل من قطعه کار را 2 بار با 1 بالا و 1 پایین اسپری می کند، آیا می تواند میزان پوشش 200 درصدی را برآورده کند؟ در نگاه اول منطقی به نظر می رسد، اما اینطور نیست.
اندازه گیری پوشش به این صورت است: ابتدا لایه ای از لعاب رنگی یا لعاب فلورسنت را روی سطح قطعه بپوشانید، سپس قطعه کار را با توجه به پارامترهای فرآیند منفجر کنید، پس از یک بار پاشیدن سطح، قطعه کار را خارج کنید و باقیمانده زیر را مشاهده کنید. یک میکروسکوپ (ذره بین). نسبت پوشش روی سطح، اگر 20 درصد باقی مانده باشد، میزان پوشش 80 درصد است. وقتی فقط 2 درصد باقیمانده باشد، یعنی میزان پوشش 98 درصد باشد، می توان آن را کاملاً پاک شده در نظر گرفت، یعنی ضریب پوشش 100 درصد است و در این زمان زمانی وجود دارد. اگر 400 درصد پوشش حاصل شود، 4 برابر زمان است.
تصویر
3. زبری سطح
به دلیل تزریق شات فولادی، زبری سطح قطعه کار تغییر خاصی دارد. عواملی که بر زبری سطح تأثیر می گذارند، استحکام و سختی مواد قطعه، قطر پرتابه، زاویه و سرعت پاشش و زبری سطح اصلی قطعه است.
در شرایط دیگر، هر چه استحکام و مقدار سختی سطح ماده قطعه بالاتر باشد، تغییر شکل پلاستیک دشوارتر، دهانه کم عمق تر و مقدار زبری سطح کوچکتر می شود. هرچه قطر پرتابه کوچکتر باشد، سرعت کمتر، دهانه کم عمق تر، مقدار زبری سطح کوچکتر می شود. هرچه زاویه پاشش بزرگتر باشد، مولفه نرمال سرعت پرتابه کوچکتر، نیروی ضربه کوچکتر، دهانه کم عمقتر، سرعت مماسی پرتابه بیشتر و اثر سایشی پرتابه بر روی سطح بیشتر می شود. هر چه مقدار زبری کمتر باشد. زبری سطح اصلی قطعه نیز یکی از عوامل تأثیرگذار است. هرچه سطح اصلی زبرتر باشد، پس از ضربه زدن، مقدار زبری سطح کمتر می شود. برعکس، هرچه سطح صاف تر باشد، پس از شات پینینگ، سطح زبرتر می شود.
هنگامی که قطعات تحت فشار شدید شات قرار می گیرند، دهانه های عمیق نه تنها مقدار زبری سطح را افزایش می دهند، بلکه غلظت تنش زیادی را تشکیل می دهند که به طور جدی اثر شات پینینگ را ضعیف می کند.
