Дробеструйная обработка, в результате воздействия высокоскоростных частиц на поверхность заготовки, существенно изменяет её шероховатость. В следующем анализе основное внимание уделено факторам влияния, конкретным проявлениям и механизмам:

Факторы влияния

Параметры дроби

Диаметр дроби: Чем больше диаметр дроби, тем больше сила, действующая на поверхность заготовки во время удара, что приводит к образованию более крупных и глубоких вмятин и повышению шероховатости поверхности. Например, при использовании дроби диаметром 1,0 мм шероховатость поверхности может составлять приблизительно Ra6,3 мкм; при использовании дроби диаметром 0,5 мм шероховатость поверхности может составлять всего лишь приблизительно Ra3,2 мкм.

Форма дроби: При ударе сферической дроби по поверхности заготовки образуются вмятины относительно правильной формы, что обеспечивает более равномерную шероховатость поверхности. Однако дроби неправильной формы (например, угловатые) оставляют более сложные царапины и вмятины, увеличивая шероховатость поверхности. Твёрдость дроби: Дробь с более высокой твёрдостью меньше деформируется при ударе, что повышает её эффективность в удалении с поверхности заготовки таких загрязнений, как окалина и ржавчина. Однако это также увеличивает шероховатость поверхности. Например, обработка детали дробью твёрдостью HRC60 может привести к увеличению шероховатости поверхности на 1–2 мкм по сравнению с дробью твёрдостью HRC40.

Параметры процесса дробеструйной обработки

Скорость дробеструйной обработки: Чем выше скорость дробеструйной обработки, тем больше кинетическая энергия дроби, тем сильнее ударное воздействие на поверхность заготовки и, соответственно, увеличивается шероховатость поверхности. Как правило, каждые 10 м/с увеличения скорости дробеструйной обработки могут увеличить шероховатость поверхности на 0,5–1 мкм.

Время дробеструйной обработки: Если время дробеструйной обработки слишком короткое, загрязнения с поверхности заготовки могут быть удалены не полностью, что приведёт к незначительному улучшению шероховатости поверхности. При слишком длительном времени дробеструйной обработки шероховатость поверхности может чрезмерно возрасти и даже привести к усталостному разрушению. Например, для заготовок из обычной углеродистой стали обычно достаточно 5–15 минут дробеструйной обработки.

Угол дробеструйной обработки: При перпендикулярном воздействии дроби на поверхность заготовки удаление загрязнений происходит более эффективно, но шероховатость поверхности относительно выше. Изменение угла дробеструйной обработки также изменяет направление и силу воздействия дроби на поверхность заготовки, что влияет на шероховатость поверхности. Обычно угол дробеструйной обработки регулируется в диапазоне от 45° до 90° для достижения наилучших результатов обработки поверхности.

Материал заготовки

Твёрдость материала: Материалы заготовки с меньшей твёрдостью легче деформируются дробью во время дробеструйной обработки, что приводит к более значительному увеличению шероховатости поверхности. Более твёрдые материалы, напротив, менее подвержены деформации и испытывают относительно небольшое изменение шероховатости поверхности. Например, шероховатость поверхности алюминиевых сплавов после дробеструйной обработки может увеличиться сильнее, чем у чугуна.

Состояние поверхности материала: Если на поверхности заготовки уже присутствуют загрязнения, такие как окалина, ржавчина и масло, в процессе дробеструйной обработки необходимо сначала удалить эти загрязнения, что значительно увеличит шероховатость поверхности. С другой стороны, более чистые заготовки испытывают относительно небольшое изменение шероховатости поверхности после дробеструйной обработки.

Специфические воздействия

Повышение шероховатости: Дробеструйная обработка увеличивает микроскопическую шероховатость поверхности заготовки, что приводит к увеличению её значения. Например, заготовка с исходной шероховатостью поверхности Ra1,6 мкм после дробеструйной обработки может увеличиться до Ra3,2–6,3 мкм. Изменение текстуры поверхности: Дробеструйная обработка создает равномерно распределенные углубления и царапины на поверхности заготовки, делая текстуру поверхности более выраженной. Это изменение текстуры может повлиять на внешний вид заготовки, но может быть полезным для заготовок, требующих повышенного поверхностного трения или улучшенной адгезии покрытия.

Повышение однородности шероховатости: При соответствующих параметрах процесса дробеструйной обработки дробеструйная обработка позволяет добиться более равномерной шероховатости поверхности. Это объясняется тем, что дробь равномерно воздействует на поверхность заготовки в камере дробеструйной очистки, удаляя локальные неровности и достигая более равномерной шероховатости поверхности.

Механизм воздействия

Пластическая деформация: При ударе дроби о поверхность заготовки с высокой скоростью происходит пластическая деформация материала поверхности, образуя углубления и выступы, что приводит к увеличению шероховатости поверхности. Степень этой пластической деформации зависит от таких факторов, как кинетическая энергия дроби и механические свойства материала заготовки.

Удаление загрязнений: Дробеструйная очистка позволяет удалить с поверхности заготовки такие загрязнения, как окалина, ржавчина и масло, что приводит к повышению ее чистоты. Однако в процессе удаления загрязнений трение и соударение дроби с поверхностью заготовки также может привести к повреждению поверхности, что приводит к повышению ее шероховатости. Упрочнение поверхности: Дробеструйная очистка создает сжимающие напряжения на поверхности заготовки, повышая ее твердость и усталостную прочность. Одновременно пластическая деформация материала поверхности измельчает зерно, что дополнительно улучшает механические свойства поверхности. Однако этот процесс упрочнения поверхности сопровождается также изменением шероховатости поверхности.