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 介紹

干冰是固態(tài)二氧化碳（CO 2）的別號。“干”的稱號源自CO 2的熱力學(xué)行為。 在1巴的壓力下，CO 2沒有液態(tài)，取決于溫度，它是氣態(tài)或固態(tài)或換言之“枯燥”。 1巴的氣固平衡存在于-78.5“C的溫度下。干冰是無毒的，不可燃的，不導(dǎo)電的，根據(jù)德國法令，是一種無害物質(zhì).MAC值為5000 ppm 與其他固體噴丸和噴丸處理介質(zhì)比較，約2莫氏的干冰硬度適當(dāng)?shù)汀?/span>

關(guān)于爆炸操作，預(yù)制干冰顆粒的運(yùn)用是最常見的。 顆粒幾許形狀與大米適當(dāng)，密度在1.300至1.500kg / m3之間變化。 枯燥的冰粒經(jīng)過壓縮空氣加快，而且 根據(jù)參數(shù)和噴嘴形狀它們能夠到達(dá)聲速。

干冰爆炸對外表粗糙度的影響

外表粗糙度及其系統(tǒng)性添加是工業(yè)外表處理的重要組成部分。操作外表粗糙度的一個(gè)意圖是添加資料的機(jī)械粘附才能。這關(guān)于焊接結(jié)構(gòu)能夠經(jīng)過粘附進(jìn)程替換的每種運(yùn)用都很重要，例如：g膠合在汽車工業(yè)中。雖然干冰噴發(fā)被稱為“潤滑噴發(fā)進(jìn)程”，但它或許對外表特性發(fā)生激烈影響，特別是關(guān)于比如鋁的軟資料。簡直一切的爆炸參數(shù)，例如顆粒質(zhì)量流量，均勻顆粒直徑，作業(yè)間隔和噴發(fā)時(shí)刻（或別離為噴嘴進(jìn)料）都會(huì)對外表粗糙度發(fā)生影響。可是，并不總是需求改動(dòng)一切參數(shù)以到達(dá)方針成果。因而，參數(shù)噴發(fā)時(shí)刻和作業(yè)間隔一般是變化的，因?yàn)樵诖蠖鄶?shù)情況下它們都易于處理而且能夠在很寬的范圍內(nèi)操作外表粗糙度。鄙人圖中，針對不同的作業(yè)間隔a示出了外表特性R和Rz與爆炸時(shí)刻的聯(lián)系。

在一切測驗(yàn)中，爆炸壓力p = 10巴，干冰顆粒的質(zhì)量流量m = 100kglh是穩(wěn)定參數(shù)。 關(guān)于外表粗糙度的測驗(yàn)，運(yùn)用干冰噴發(fā)設(shè)備TC45M-V23mm干冰清洗機(jī)，SP37B微顆粒干冰清洗機(jī)。此外，測驗(yàn)站包含一個(gè)用于噴嘴處理的6軸工業(yè)機(jī)器人，并由隔音盤繞。 壓縮空氣由螺桿式壓縮機(jī)供給。 有必要要說的是，上面顯現(xiàn)的成果（圖1-4）是典型的鋁噴丸，可是你能夠很容易地得到不同的成果，例如： G。 只需運(yùn)用不同的噴嘴。 但是，成果標(biāo)明，經(jīng)過改動(dòng)一個(gè)或兩個(gè)工藝參數(shù)，能夠在很寬的范圍內(nèi)操作外表粗糙度。 干冰噴發(fā)也可用于添加其他資料的外表粗糙度，但特別是關(guān)于較硬的資料，其他工藝愈加充沛。 圖5顯現(xiàn)了按時(shí)噴砂鋁外表的粗糙化。

圖5：粗糙鋁外表

干冰爆炸對硬化和剩余應(yīng)力的影響

與用于外表處理的“經(jīng)典”噴砂介質(zhì)比較，干冰相對較軟。因而，它一般被以為對金屬資料的機(jī)械性能的影響很小。如上所述，在外表上噴發(fā)干冰的作用不僅是機(jī)械的，而且還不確定每種組織對資料特性的影響。為了找出運(yùn)用干冰能夠處理哪種資料以及能夠操控機(jī)械特性的辦法，現(xiàn)已對三種不同的金屬進(jìn)行了基礎(chǔ)研討：鋁合金AIMg3，黃銅合金CuZn37和奧氏體鋼X5CrNi18.9 。關(guān)于維氏硬度的一切資料丈量，在用干冰噴丸之前和之后進(jìn)行剩余應(yīng)力。在整個(gè)進(jìn)程中，只改動(dòng)了噴嘴進(jìn)料，而一切其他噴發(fā)參數(shù)如噴砂間隔，壓力，視點(diǎn)和干冰顆粒的質(zhì)量流量都已調(diào)整到一般用于清潔運(yùn)用的值。

這些實(shí)驗(yàn)的測驗(yàn)設(shè)備是由臺灣TOOICE供給的清洗設(shè)備TC45M-V2與SP37B。 維氏硬度經(jīng)過低負(fù)荷硬度測驗(yàn)設(shè)備丈量，剩余應(yīng)力經(jīng)過運(yùn)用X射線衍射儀丈量。 一切測驗(yàn)樣品都經(jīng)過研磨和拋光，以便為一切測驗(yàn)供給相同的初始狀況。

測驗(yàn)成果標(biāo)明，一切測驗(yàn)資料都能夠硬化以及刺進(jìn)剩余應(yīng)力。 關(guān)于硬度測驗(yàn)，關(guān)于一切資料，噴嘴進(jìn)料現(xiàn)已在0.01,0.03,0.10,0.50和1.0毫升的水平下變化。 最低進(jìn)料量到達(dá)0.01毫升時(shí)到達(dá)最高硬度，隨后可到達(dá)的硬化跟著噴嘴進(jìn)料量的添加而下降。 關(guān)于AIMg3，經(jīng)過運(yùn)用的硬度測驗(yàn)設(shè)備無法丈量低于噴嘴進(jìn)料0.10 mlmin的硬度添加，因?yàn)闊o法確定Vickers形象光學(xué)地，因?yàn)閲娚斑M(jìn)程發(fā)生十分高的外表粗糙度值。

關(guān)于剩余應(yīng)力，每種資料顯現(xiàn)出不同的行為。 關(guān)于AIMg3，運(yùn)用1.0ml / min的噴嘴進(jìn)料到達(dá)約130MPa的最高剩余應(yīng)力，而關(guān)于較低速度，剩余應(yīng)力的值敏捷下降至較低水平。 這種行為是因?yàn)锳IMg3的過度噴丸，這意味著超過了為了添加剩余應(yīng)力而發(fā)生的臨界爆炸強(qiáng)度。 CuZn37顯現(xiàn)出類似的行為，但這兒的臨界噴嘴進(jìn)料為0.1毫升。 關(guān)于奧氏體鋼X5CrNil8.9，經(jīng)過施加的噴砂參數(shù)不能到達(dá)臨界噴砂強(qiáng)度，對噴嘴速度0.01mlmin丈量最高水平的剩余應(yīng)力。 表1顯現(xiàn)了硬度和剩余應(yīng)力值的“最佳”成果。

因?yàn)槠浯至＝Y(jié)構(gòu)，未經(jīng)處理的AIMg3的剩余應(yīng)力的丈量是不或許的。

實(shí)驗(yàn)標(biāo)明，用較低的噴嘴進(jìn)料完成的高噴發(fā)強(qiáng)度導(dǎo)致一切在未處理?xiàng)l件下不太軟的資料的硬度添加。 對測驗(yàn)樣品的外表粗糙度的丈量標(biāo)明，關(guān)于高噴發(fā)強(qiáng)度，粗糙化使外表硬度的添加失去平衡。 這是軟資料的一個(gè)相關(guān)現(xiàn)實(shí)，其間干冰噴發(fā)會(huì)導(dǎo)致資料外表的激烈塑性變形。 此外，測驗(yàn)成果標(biāo)明，一般來說，較硬的資料具有較高的硬化潛力（Elbing，2003; Spur，2002）。

討論

實(shí)驗(yàn)成果標(biāo)明，干冰噴發(fā)可用作噴丸工藝，具有很大的工業(yè)運(yùn)用潛力。干冰和其他噴砂介質(zhì)之間的主要區(qū)別在于它在室溫下進(jìn)步，因而在加工后不用除掉噴砂介質(zhì)的殘留物。這關(guān)于雜亂結(jié)構(gòu)有必要進(jìn)行噴丸處理的一切運(yùn)用都很重要，因而為了在之后清潔它們，所以盡力十分高。此外，干冰噴發(fā)可用于各種資料，如鋼鐵，以及較軟的資料，如鋁。噴丸工藝的成果因資料而異，因而干冰噴發(fā)是一種定制規(guī)劃的工藝。一般能夠說剩余應(yīng)力，硬度和外表粗糙度的添加是可到達(dá)的，但這些效應(yīng)之間存在相關(guān)性。添加外表粗糙度一般意味著外表硬度值一起下降。干冰噴發(fā)進(jìn)程的一個(gè)缺點(diǎn)是對作業(yè)環(huán)境的要求：在此進(jìn)程中，或許出現(xiàn)高達(dá)125dB（A）的聲壓級而且或許進(jìn)步周圍空氣中的CO 2濃度。此外，進(jìn)程自動(dòng)化一般投資費(fèi)用較高。

展望

進(jìn)一步研討干冰噴發(fā)頭以添加該進(jìn)程的作用。 特別是機(jī)械，熱和由進(jìn)步發(fā)生的作用將別離進(jìn)行分析。 實(shí)驗(yàn)標(biāo)明，迫切需求進(jìn)行研討，因?yàn)椴恢烂糠N效應(yīng)對爆炸成果有何影響。 假定較硬的顆粒以及在用干冰噴丸之前加熱工件或許對噴發(fā)成果具有激烈影響。