شات پيينگ باعث افزايش دوام فلز در درمان سطح مي شود

در کاربردهای صنعتی مدرن، اهمیت فناوری مهندسی سطح به طور فزاینده ای برجسته شده است. عملکرد، طول عمر و ظاهر محصولات تا حد زیادی به ویژگی های سطح آنها بستگی دارد. روش های مختلفی برای عملیات سطحی برای بهبود خواص مواد مانند مقاومت در برابر سایش، مقاومت در برابر خوردگی، استحکام خستگی و چسبندگی ظهور کرده اند. شات پینینگ، به عنوان یک فناوری مهندسی سطح بالغ و کارآمد، کاربردهای گسترده ای را در صنایع متعدد پیدا کرده است.

شات پینینگ، که به عنوان شات بلاستینگ نیز شناخته می شود، یک فرآیند کار سرد است که سطح قطعه کار را با ذرات ساینده با سرعت بالا (رسانه) بمباران می کند تا تغییر شکل پلاستیکی ایجاد کند و در نتیجه خواص فیزیکی و مکانیکی سطح را تغییر دهد. بر خلاف سندبلاستینگ که در درجه اول بر تمیز کردن و حذف آلاینده های سطح متمرکز است، شات پینینگ با هدف تقویت سطوح، بهبود استحکام خستگی و مقاومت در برابر خوردگی تنشی است.

اصل اصلی شامل ذرات رسانه ای با سرعت بالا است که به سطح ضربه می زنند تا تغییر شکل پلاستیکی ایجاد کنند. هر ضربه یک فرورفتگی میکروسکوپی ایجاد می کند و تنش فشاری را در اطراف فرورفتگی و تنش کششی را در پایه آن ایجاد می کند. هنگامی که نیروی ضربه کافی باشد، مواد سطح دچار تغییر شکل پلاستیکی می شوند و یک لایه تنش فشاری باقی مانده تشکیل می دهند.

این لایه تنش فشاری باقی مانده برای افزایش عملکرد اجزا بسیار مهم است. این تنش های کششی را در حین سرویس خنثی می کند، شروع و انتشار ترک را به تاخیر می اندازد و در نتیجه استحکام خستگی و مقاومت در برابر خوردگی تنشی را بهبود می بخشد. علاوه بر این، شات پینینگ سختی سطح، مقاومت در برابر سایش و مقاومت در برابر خوردگی را افزایش می دهد.

اثربخشی شات پینینگ به پارامترهای متعددی بستگی دارد:

• نوع و اندازه رسانه: جنس، سختی، شکل و اندازه بر انرژی ضربه و تغییر شکل تأثیر می گذارد. رسانه های رایج عبارتند از شات فولادی، مهره های سرامیکی، مهره های شیشه ای و شات چدنی.
• سرعت: انرژی جنبشی را تعیین می کند و بر نیروی ضربه و تغییر شکل پلاستیکی تأثیر می گذارد.
• زاویه ضربه: جهت و توزیع نیرو را تحت تأثیر قرار می دهد، معمولاً نزدیک به عمود.
• مدت زمان/پوشش: فرکانس ضربه و درصد پوشش سطح را تعیین می کند.
• شدت: با استفاده از نوارهای آلمن برای تعیین کمیت تغییر شکل پلاستیکی اندازه گیری می شود.

این تکنیک پیشرفته مهندسی سطح مزایای قابل توجهی را ارائه می دهد:

• استحکام خستگی را با مهار شروع/انتشار ترک افزایش می دهد
• مقاومت در برابر خوردگی تنشی را بهبود می بخشد
• سختی سطح و مقاومت در برابر سایش را افزایش می دهد
• زبری سطح را برای چسبندگی بهتر پوشش اصلاح می کند
• تنش های کششی باقی مانده از جوشکاری/عملیات حرارتی را کاهش می دهد
• قابل استفاده برای فلزات و غیر فلزات (فولاد، آلومینیوم، تیتانیوم، سرامیک، پلاستیک)
• پارامترهای قابل تنظیم برای الزامات خاص مواد
• سازگار با اتوماسیون برای نتایج ثابت
• فرآیند خشک سازگار با محیط زیست

شات پینینگ در صنایع مختلفی که به خواص سطحی بهبود یافته نیاز دارند، خدمت می کند:

• هوا فضا: اجزای حیاتی مانند تیغه های توربین، ارابه فرود و سازه های بدنه هواپیما
• خودرو: اجزای موتور (میله های اتصال، میل لنگ)، فنرهای تعلیق
• تولید: چرخ دنده ها، شفت ها، فنرها، قالب ها
• دریایی: سازه های بدنه، پروانه ها، سیستم های شفت
• پزشکی: ایمپلنت ها (جایگزینی مفصل، وسایل دندانپزشکی)

شات پینینگ استاندارد شامل:

1. آماده سازی سطح (تمیز کردن)
2. انتخاب تجهیزات/رسانه
3. بهینه سازی پارامترها
4. اجرای عملیات
5. بازرسی کیفیت (زبری، سختی، تنش باقی مانده)
6. پس از پردازش (تمیز کردن، پوشش)

انواع تجهیزات عبارتند از:

• دستگاه های انفجار چرخ (تولید با حجم بالا)
• سیستم های انفجار هوا (انعطاف پذیر برای دسته های کوچک)
• واحدهای انفجار مرطوب (کاهش گرد و غبار، بهبود سطح)
• ماشین های کنترل شده با CNC (اتوماسیون دقیق)

گزینه های رسانه ای از شات فولادی (استفاده عمومی) تا مهره های سرامیکی (کاربردهای تخصصی) و رسانه های آلی (کاربردهای حساس به محیط زیست) متغیر است.

کنترل کیفیت موثر، وضعیت رسانه، پارامترهای تجهیزات و نتایج سطح را کنترل می کند. پیشرفت های نوظهور عبارتند از:

• اتوماسیون هوشمند با کنترل های کامپیوتری
• مدل سازی فرآیند دیجیتال
• رسانه/تجهیزات سازگار با محیط زیست
• فرآیندهای ترکیبی که چندین تکنیک را ترکیب می کنند
• کاربردهای میکرو مقیاس برای اجزای دقیق

انتخاب راه حل های شات پینینگ مناسب مستلزم ارزیابی:

• سازگاری مواد
• الزامات عملکرد
• حجم تولید
• مقرون به صرفه بودن
• انطباق با محیط زیست