Предварительная обработка металла – пескоструйная обработка

Thread Content

При пескоструйной очистке используется поток сжатого воздуха или центробежная сила в качестве движущей силы для распыления частиц песка определенного размера и высокой кинетической энергии на поверхность металлической основы. Поверхность металла становится шероховатой и очищается за счет удара и резки частиц песка. Пескоструйная очистка, являющаяся наиболее часто используемым и эффективным методом придания шероховатости поверхности, улучшает адгезию покрытия к поверхности подложки за счет следующих аспектов: 1.1 Увеличивает площадь склеивания. Пескоструйная обработка приводит к появлению более крупных выступов и ямок на поверхности подложки, тем самым значительно увеличивая площадь склеивания между покрытием и подложкой, тем самым улучшая прочность сцепления между покрытием и подложкой. ； 1.2. Распределенные межфазные растягивающие напряжения. После пескоструйной обработки на поверхности основного материала остаются остаточные сжимающие напряжения. С одной стороны, сжимающее напряжение может компенсировать растягивающее напряжение самого металла. С другой стороны, это может сделать распределение напряжений на поверхности основного материала более равномерным. Это может эффективно препятствовать возникновению и дальнейшему расширению трещин покрытия и улучшить стойкость покрытия к свечам. ； 1.3. Дальнейшая очистка и активация поверхности основного металла. За более чем 100 лет развития пескоструйная технология достигла большого прогресса, и ее применение постоянно расширяется в различных инженерно-технических областях. Пескоструйная очистка широко используется в области придания шероховатости поверхности из-за ее низкой стоимости и высокой эффективности, особенно для придания шероховатости большим заготовкам. Исследования доказали, что пескоструйная обработка может значительно улучшить прочность сцепления покрытий и клеев с основой. Однако пескоструйная технология имеет и определенные проблемы. В процессе пескоструйной обработки частицы песка имеют тенденцию оставаться на поверхности основы, что отрицательно влияет на силу сцепления между покрытием и основой. Увеличение давления и размера частиц в определенном диапазоне может увеличить шероховатость поверхности основы, тем самым улучшив адгезию покрытия, но это приведет к увеличению остаточного количества частиц песка, поэтому необходимо выбирать подходящее давление и размер частиц. Угол пескоструйной обработки также оказывает большое влияние на шероховатость поверхности и остатки пескоструйной обработки основания, поэтому необходимо установить соответствующий диапазон. Когда угол пескоструйной обработки и давление фиксированы, увеличение расстояния пескоструйной обработки в определенном диапазоне может улучшить адгезию покрытия к подложке, но когда расстояние слишком велико, адгезия покрытия снижается. Это связано с тем, что при соответствующем увеличении расстояния частицы песка получают достаточное расстояние ускорения и, следовательно, имеют достаточную кинетическую энергию, когда они достигают поверхности подложки. Однако когда расстояние пескоструйной обработки слишком велико, кинетическая энергия частиц песка снижается из-за сопротивления воздуха при движении, а кинетическая энергия при соударении с подложкой мала, что приводит к снижению шероховатости обрабатываемой поверхности. Ученые в стране и за рубежом провели большое количество исследований по технологии пескоструйной обработки, изучая влияние характеристик песка, таких как тип и размер песка, параметры процесса пескоструйной обработки, такие как расстояние пескоструйной обработки, давление пескоструйной обработки и угол пескоструйной обработки, а также характеристики материала подложки на морфологию подложки и прочность сцепления между подложкой и покрытием. Вэй Мин и др. использовали CaCO3, бурый корунд и частицы кварцевого песка для пескоструйной обработки стали 45 и броневого алюминиевого сплава 7А52, а также изучали изменения морфологии поверхности и шероховатости заготовки после пескоструйной обработки. Эксперименты показывают, что шероховатость поверхности подложки после пескоструйной обработки CaCO3 меньше, в то время как шероховатость после пескоструйной обработки коричневым корундом больше, а шероховатость поверхности после пескоструйной обработки смешанными абразивами находится между этими двумя. Используя различные соотношения, можно получить непрерывную шероховатость. Меллайли и др. обсудили влияние процесса предварительной пескоструйной обработки на шероховатость поверхности и остатки песка основных материалов, таких как чугун, алюминиевые сплавы и высокопрочная сталь. Результаты экспериментов показывают, что наибольшее влияние на шероховатость оказывает размер частиц песка. Увеличение давления пескоструйной обработки может в определенной степени увеличить шероховатость поверхности основания, но это также приведет к увеличению остаточных частиц песка. Бабу и др. изучали влияние угла пескоструйной обработки на шероховатость поверхности и остатки пескоструйной обработки основания. Исследования показали, что когда направление пескоструйной обработки находится под углом 75° к поверхности основы, на поверхности основы остается больше частиц песка. Ван изучил влияние интенсивности пескоструйной обработки на морфологию и характеристики микродугового оксидного покрытия на поверхности железа и наблюдал влияние времени пескоструйной обработки на структуру шероховатости поверхности железа и остаток пескоструйной обработки. Эксперимент показал, что когда время пескоструйной обработки составляло 15 секунд, на поверхности железа оставалось лишь небольшое количество гребневидной шероховатой структуры, и никаких остатков пескоструйной обработки обнаружено не было. ； При увеличении времени до 30 секунд на поверхности титана появляется большое количество гребневидных шероховатых структур и оврагов, а остатки песка, внедренные в гребневидную структуру, постепенно увеличиваются. По мере того, как время продолжает увеличиваться, шероховатая структура практически не меняется, а остатки продолжают увеличиваться. Ляо Мэнхао использовал песок с частицами разного размера для пескоструйной обработки различных основных материалов, таких как сталь, титан и алюминий, изучал загрязнения, образующиеся при пескоструйной очистке на металлической поверхности, и исследовал механизм образования остатков песка. Эксперименты показали, что размер оставшихся частиц намного меньше размера частиц песка для пескоструйной обработки, что указывает на то, что разрушение песка при ударе о подложку является основной причиной образования остаточного песка. Ли Циньфэн изучил факторы, влияющие на эффективность пескоструйной обработки, и отметил, что давление пескоструйной обработки прямо пропорционально эффективности очистки. В принципе, чем выше давление, тем выше эффективность очистки. Однако повышенное давление приведет к повреждению песка и увеличению количества остатков пескоструйной обработки. Поэтому наиболее подходящим является значение около 0,7 МПа, которое обычно регулируется в пределах 0,55-0,75 МПа. Поэтому при использовании пескоструйной обработки в качестве метода предварительной обработки основания соответствующие частицы песка, угол пескоструйной обработки, время пескоструйной обработки и давление пескоструйной обработки должны выбираться в зависимости от твердости основы, чтобы избежать влияния остатков пескоструйной обработки на прочность сцепления покрытия. В последние годы некоторые ученые решили использовать для пескоструйной обработки мелкий песок, а затем использовать кислотные свечи для обработки поверхности основания. Удаляя небольшое количество остатков пескоструйной обработки с поверхности подложки, они также могут повысить шероховатость поверхности и получить однородную микро-нано вторичную структуру, тем самым получив подходящую шероховатость поверхности и достаточную прочность сцепления покрытия. Шлифование, резьба, травление, пассивация и пескоструйная обработка металлической поверхности могут очистить поверхность подложки и увеличить шероховатость поверхности. Однако каждый метод предварительной обработки имеет свои недостатки и не может использоваться отдельно для достижения отличных результатов лечения. Комбинация различных методов предварительной обработки может быть эффективным выбором. Хотя увеличение шероховатости поверхности подложки за счет придания шероховатости может улучшить прочность сцепления покрытия, влияние шероховатости на прочность сцепления покрытия не всегда коррелирует положительно. Когда шероховатость слишком велика, особенно когда шероховатая структура неровная, это приведет к неравномерному распределению толщины покрытия, что приведет к меньшей адгезии. ； В то же время это вызовет проблему растрескивания покрытия под напряжением и снизит защитные свойства покрытия от агрессивных сред. Кроме того, чрезмерная шероховатость приведет к тому, что толщина покрытия на пике волны будет меньше проектных требований, что приведет к преждевременному выходу покрытия из строя. Глубокие и узкие волнистые впадины легко задерживают пузырьки воздуха, что приводит к образованию пузырей на покрытии и снижению его защитных свойств. С другой стороны, в зависимости от способа напыления влияние шероховатости поверхности подложки на адгезию покрытия также различно. В качестве примера возьмем дуговое и плазменное напыление.: В определенном диапазоне, чем больше шероховатость, тем меньше адгезия покрытия, нанесенного плазменным напылением, но тем больше сила сцепления покрытия, нанесенного дуговым напылением. Поэтому необходимо на основе экспериментов определить оптимальную шероховатость для разных требований к конструкции, разных систем покрытия и разных методов напыления.