第九期 J443规范guan于喷丸强度ce试方法de进化指南
发布时间:2016/9/26 11:13:27

引 言                                                                                                        

    guan于规定标准喷丸ce试试pian使用方法deJ443规范最早是在1952nian1月份面世de。J443规范zuo为SAE(美guo汽车工程师学会)推荐de实用文件,其中已jingfeng为jing典de各种准则已广fandi应用于喷丸工ye领域。随着喷丸实践以糰o际鮠e不断进步,J443规范也历jing了几次shengbande历程。shengbande时间fen别为1961、1984、2003以及2010nian。目前最xindebanben还在制定过硉aoxiao443规范是一个重要且有着明que定义de喷丸强度ce试de指南。

    benpian文章尝试着把J443规范deshengban历程对喷丸强度ce试de影响,这个历史过程还yuanchu来。J443规范未来de发展一定要考聁ie耲i术以及更为先进de方法等因素。

J443 1952

    J443规范de最早banben产生于he现在完全不tongde蔮eiT谀歉鍪bei瑀enmen所zhang握de知识是bi较有xiande,而且相guande概念还只是tingliu在最初形成de阶段。在那个时候,只能使用尺zihe对数表,用yin刷模板de方法刻字he绘图。采用非changfeilide手工处理方法进行统计fen析,因此相guande实际应用非chang少。

    gai标准中推荐了guan于喷丸强度ce试de两个可选de方法-“基于hu高謉ao团缤枋奔鋑uan系de喷丸强度ce试方法”以及“基于fu盖率ce试de喷丸强度ce试方法”。

基于hu高謉ao团缤枋奔鋑uan系de喷丸强度ce试方法

    这个大jiabi较熟悉de方法是基于a尔门hu高謉ao团缤枋奔鋎eguan系图。如图1所shi。

    1952nianbanben中de图shi(图1)现在看起来有点奇怪。那时已jing可以用ping滑de曲xian把fen段de曲xian较好di连成一个整体。曲xian一般是觤enΡ式惺只嫒籬ou用mo水在描图纸上进行复yin。图1显shichude曲xian形状he用真实数ju拟hechude曲xian形状明显不tong,不tongzhi处主要是竚en鷛iande前段bufenxie率太高了太陡峭了。图1中liu个点对应de喷丸时间fen别是1、2.5、5、20、60he220。在实际应用中,喷丸时间范围从1到220好xiang不太可能。图1上deliu个“实际点”好xiang是加在事先画好de曲xian上,liu个点对应dehu高zhi不太可能为真实dea尔门试pian数ju。如果在曲xian拟he时考虑真实数zhidebian化性,那么图1不再使用。当时zhi所以用图1表shi可能是故意di把图shi简化,避免因为数ju点bian化以及相应de修正而把问题bian得更加复詙inⅫ/span>

 

    在图1中chu现了“喷丸强度”he点“A”。“喷丸强度en褪乔鷛ian上liu个真实点中de第四个点。这个第四个点正好是当喷丸时间增加一bei时,hu高zhide增加羕ong玫扔诨騲iao于10%de第一个点,由此可见10%法则最早chu现在1952nian。点“A”是曲xian上de一个点(不是“真实点”),但gai点并没有明quede位置,也没有相应de说明,因此gai点de具体意义现在很难去判断。

    在1952banJ443标准de文中有这么一段话:“yu曲xian中点A相对应dece具读数通chang被认为喷丸强度dece试zhi。在某些应用中gai点很难找chu,因此xu要进行细致de判断”。然而在图1中de喷丸强度zhique是“真实zhi”,这个“真实zhi”在文章中并未提及。这种图文不一致de情况对喷丸强度de定义有点模棱两可。

    1952banJ443标准中de图2如ben文de图2所shi。在图2中,数judebian化性有所体现,但在文章中并未提及此bian化性。gai图dezuo用就是解释如何调整喷丸参数以获得所xu要de喷丸强度。这三个曲xian中fen别包含9、8he7个点。每个曲xianhe图1中de曲xian一样,喷丸时间de范围都非changde大。

 

另外一种方法:基于fu盖率ce试de喷丸强度ce试方法

    喷丸强度ce试de另外一种方法表明喷丸强度de定义可以采用不tongde方式。这种方法she定喷丸强度可以用以下三个条件进行定义:试pian类衪ing琱u高謉ao蚮u盖率百fenbi,例如“0.010,A-2he98%fu盖率”。

推荐de方法可襶uan趴鋈缦拢裹/span>

    (1)把一个a尔门试piande表面进行抛光,然hou用已知较短de喷丸时间秠uan檬詐ian进行喷丸,然hou对试pian表面defu盖率进行ce试。fu盖率dece试方法是把试pian放入金相显微镜中,把蚲ai鱠e纸放在试pianzhi上,然hou用bi较jiandeqian笔在gai蚲ai鱠e纸上把喷丸产生deao坑圈chu来。用面ji仪把ao坑de尺cuncesuanchu来并最终计suanchuao坑面ji占试pian总面jide百fenbi。

    (2)计suanchu来defu盖率he相对应de喷丸时间用来que定fu盖率是否da到要qiudezhi(bi如98%)。

    (3)用由步zhou(2)que定de喷丸时间在一个没有抛光dea尔门试pian进行喷丸,观察喷丸houdehu高zhi是否满zu要qiu。

    (4)如果ce量chu来dehu高zhi不满zu要qiu,那么xu要调整she眆u问⒅馗矗?)~(4)de步zhou。

    fu盖率he喷丸时间deguan系可用下式表da:

C2=1-(1-C1n

    其中C1为一个zhou期喷丸时间houdefu盖率百fenbi,%

    C2为n个zhou期喷丸时间houdefu盖率百fenbi,%

    n为喷丸zhou期数

    图3显shi了喷丸时间hefu盖率zhi间deguan系。

 

    图3中de曲xian满zu蟣v鎑e表da式:

C%=100(1-0.756n)

    在1952banJ443标准中de第7段guan于图3进行了相应de解蕋ing杭賡he所xu要de条件为0.010,A-2he98%fu盖率。进一步假she在第一个zhou期喷丸houdefu盖率为76%。如果以图3de数ju为准,那么一个zhou期相当于T=5。当T=14时,可以da到98%defu盖率,也就是说喷丸zhou期xu要增加到14/5=2.8bei时,fu盖率为98%。这就是houxu决定hu高zhi大xiaode所xu时间。

    这种方法sui然看起来不太适用于车间批产de场he,但是其que实也有着独tedeyou势,即喷丸强度是唯一de,而不是要从baohe曲xian图中选择一个点chu来(这个点相对来说不是唯一de,bi较模hu)。

J443 1961

    1961banJ443标准yu1952ban相bi,只在两个介绍性de段落中提到了喷丸强度单位可fen为N、AheC型三种类衪ing曜贾衐e其它内容秊ia谎R虼薵aibanbende标准不认为是1952banbende替代。1952nian到1961nian间,图解he计suan方法de进步很xiao,口袋计suan器那时还没有chu现。

J443 1984

    benbande规范已在声明中指chu就是要替代1952bande规范。

    benban规范从内容上有了bi较大de扩充,从1952/1961banben中de2页扩展到了6页。另外,在benban规范中也引用羢i渌黡e规范,其中包括SAE J442,SAE J784aheSAE J808a。还有一个规范SP181zuo为仅供参考,并不zuo为benban规范de一bufen。

    zhi前banben规范中de图shi只是进行简单de复制,但是在1961nian以hou,计suan方法已jing有了很大de进步,例如在Xshexian衍shece试中,用最佳拟hede曲xian来精quedi誽e窖躶he峰。所采用deshebei(例如计suanjihe可编程de口袋计suan器)可以消除手工方法de繁琐。nianling稍微大一些de读者可能还记得Commodore64位电脑在当时最为热xiao。

    在1984bandeJ443标准中de图1,在ben文如图4所shi。从图4可以看chu,曲xian上tong样有liu个点,且形状hezhi前debanben一样。在liu个点zhihou有一段虚xian代表了曲xianhouxudequ势。所有liu个点均落在手绘de曲xian上,但是如上所说,对于真实de数ju点是不可能de。喷丸强度he点“Ai匀槐4媪讼吕础Ⅻ/span>

 

    在1984bandeJ443标准中de图1中(ben文中de图4)增加了“当喷丸时间增加一bei时hu高zhi增加xiao于等于10%”he“对于非guan键零件,可以用20%法则”这两句话。对于点“A”进行了明que了定义,即点“A”不是liu个“真实点”de一个点,是曲xian上选chude一个点。但benbanbende标准中没有提到计suan曲xian拟hede方法,sui然这种方法在其它deji术中得到羢i毡橛τ谩Ⅻ/span>

    在1984bandeJ443标准中对“强度”进行了描述he定义:

    喷丸强度(例如,12A)是通过绘制baohe曲xiande方法获得de一个hu高zhi,解释如下:

    一系列dehu高謉ao退杂e喷丸时间可以用来绘制baohe曲xian。采用相tongde喷丸参数,不tongde喷丸时间,对一组dea尔门试pian进行喷丸,然hou以时间为横坐标、hu高zhi为zong坐标绘制一条曲xian。一组喷丸houdea尔门试piande数ju点可以绘制chu类si于如图4de曲xian。当曲xian上de“膝点”过hou并且喷丸时间再有相应de延长(相应dehu高zhi也会有一定de增长),baohe点就会chu现。图4中膝点de位置,即点“A”可以定义为当喷丸时间增加一bei时,hu高zhide增加不chao过一个te定de百fenbi(X%)de点。

    在上述de目de性很强de定义中少了一个guan键de词,就是在最hou一句话中少了一个“第一个”。如果加上hou,内容就bian成了:“图4中膝点de位置,即点‘A’可以定义为当喷丸时间增加一bei时,hu高zhide增加不chao过一个te定de百fenbi(X%)de第一个点”。如果加上了“第一个”,那么jiang会避免hou来de种种wu解。加上了“第一个”,说明baohe点(喷丸强度)是唯一dezhi。如果没觴iao暗谝桓觥保敲碽aohe点(喷丸强度)就不是一个唯一dezhi,而是一个qu间范围。

    在benban标准中,用“baohe”来定义喷丸强度,然hou用“baohe曲xian”来描述图4中曲xiande形状。用“baohe”这个词来表da容易引起歧义,这是因为大jia所普遍理解de“baohe”de含义并没有chu现。“baoheen璫hang用来描述da到极xiande情况,然而这种极xian情况并没有chu现喷丸de任何一个阶段。也xu,用“强度决定曲xian” 会bi“baohe曲xianei谩Ⅻ/span>

 

    在1984bandeJ443标准中de图2,图5仍然使用de是以前debanben,但是也稍zuo了一些修改,包括去掉了一些低于喷丸强度de数ju点,曲xian显得更加deping滑一些,并增加了“hu高zhixiao于等于10%”等一些文讂hi乃得鳌uan于如何调整束流de喷丸强度de解释说明hezhi前banbende内容也是相side。

    benban标准对通过表面fu盖率que定喷丸强度de方法进行了一定de延伸,但是并没有规定其是“基于fu盖率ce试deque定喷丸强度de另一种方法”。共介绍了五种通过表面fu盖率que定喷丸强度de方法,其中de一种he1961banbende方法是相tongde。

J443 2003

    gaibanben声明是替代了1997banJ443标准,但是这是不正quede,因为了1997banJ443标准从未正式发行过,因此从官方上来讲其应gai是代替了1984banbendeJ443标准。修订houde标准仅有四襝hang琯uan于fu盖率ce试de方法he并到了“J2277喷丸fu盖率”de标准中并在gai标准中进行了引用。另外一个引用de标准是J442。

    gai标准中de图1yuzhi前debanben相bi(ben文中de图6)发生了bian化(这在过去dechao过50nian中是第一次),从形状上来看yuzhi前debanben非chang不一样,倒he1952banJ443de图3fu盖率曲xianshifende相si。gai图demingming为“baohe曲xianei皇恰芭缤枨慷染龆ㄇ鷛ian”。gai图在SAEguan于喷丸de蕑hi酘S-84中也chu现过。

 

    在图6中可以看到总共有6个点,所有deliu个点都非chang接近曲xian。从坐到右liu个点yu曲xiande差异为“曲xian下,曲xian上,曲xian中,曲xian下,曲xian中,曲xian上”。这个顺序在统计学中来看是不太可能chu蟴hi摹Ⅻ/span>

    guan于喷丸强度de定义如下内容所shi:

    “当曲xian上de‘膝点’过hou并且喷丸时间再有相应de延长(相应dehu高zhi也会有一定de增长),baohe点就会chu现。图6中膝点hebaohe点可以定义为当喷丸时间增加一bei时,hu高zhide增加不chao过10%de第一个点。”

    非chang幸运di,“第一个”这个词终于chu现了,但是在这个定义中其它de问题youchu现了,主要是:(1)gai简单指数函数形状de曲xian并未觴iao跋サ恪保唬?)“曲xian上de第一个点”de描述是含hu不清de。在图6謝iao癰aohe点”恰好chu现在“真实点”上,这hezhi前debanben是不一样de,有可能会导致对喷丸强度de定义有不tongde解读。例如,选择liu个真实数ju点中de第一个当喷丸时间增加一bei时,hu高zhide增加xiao于等于10%de“真实数ju点”zuo为喷丸强度。在图6中The2T对应de点也gang好为真实数ju点。

    在zhi前banben中chu蟴hi耐?(即显shishe眆u问绾斡跋炫缤枨慷龋┎⒚挥衏hu现在gaibanben謝iao?赡苁侨衔曜际褂谜卟⒉粁u要了解通过如何调整she眆u问从跋炫缤枨慷que矫鎑e内容。

    J443 2010

    gaibanben声明是替代了2003banJ443标准,共有liu页且有三个引用de规范,包括:

    SAE J442 喷丸用dece试试pian、夹持器hece具;

    SAE J2277 喷丸fu盖率dece试方法;

    SAE J2597 计suanji生成喷丸baohe曲xian。

    benban标准yuzhi前banben相bi主要有以下三个bian化:

    (1)gai标准图1—去掉了“等于或xiao于10%”中de“xiao于”,这样从一个给定debaohe曲xian中就只能得到唯一de一个喷丸强度zhi;

    (2)gai标准图2-gai图为baohe曲xiande另一种te殊情况,就是不存在时间增加一bei,hu高zhi增加大于10%de点,那么如果chu现竚en榭觯缤枨慷榷ㄒ逦men鷛ian上de第一个数ju点;

    (3)段落7.3—在喷丸强度ce试中jingchang用到多个a尔门固定器。在每个固定器位置de喷丸强度必须满zu相应de要qiu。而每个固定器位置debaohe时间不是唯一de…...。

    J443 2010中de图1

    J443 2010中de图1在ben文中如图7所shi。gai图中de曲xian是拷bei2003banJ443图1de,但是que消除了在2003banJ443中chu蟴hi娜菀琢顁en产生wu解de问题。图7去掉了zhi前de两个点(即喷丸时间1The2T对应de点),只剩蟣v母龅悖庀伺缤枨慷缺匦胧钦媸凳齤u点dewu解。“增加10%”用于que定曲xian上de唯一de一个点,通过这个点来que认喷丸强秗en畃ing。这也就消除了第二个wu解。图7中dete征曲xian定义为“类型1”,这是为了yuxindete征曲xian“类型2”进行qufen。在benban标准中首次提到了计suanji方法e萍鲇眉苨uanji按照SAE J2597标准生成baohe曲xiande方法。



 

    J443 2010中de图2

    另外一种形状yu图7相bi完全不tongdebaohe曲xian如图8(J443 2010中de图2)所shi。图8也是一个理想de形状,因为图中de“真实”数ju没有任何bian化性。zhi所以使用“类型2”baohe曲xian,这是因为在实际试验过硉ao谢嵊龅降眘he定最xiaode喷丸时间/zhou期时,所得到dehu高zhi仍然高于喷丸强度点,那么就用最xiaode喷丸时间/zhou期所对应dehu高zhizuo为喷丸强度。在gai类型de曲xian中,没有任何点当时间增加一bei时,hu高zhide增加量chao过10%。

    采用这种te殊debaohe曲xian(“类型2”)计suanchu来de喷丸强度可能眗i齝hangdebaohe曲xian(“类型1”)计suanchu来de喷丸强度要高,但是benban标准并未给chu形影de“修正”de方法。

    第7.3jie—当用多个固定器时喷丸强度deque认

    benjietao论de是另外一个主题,即当使用多个固定器时在过程检验中如何que认喷丸强度。每个固定器对应debaohe时间T都是不tongde。在喷丸强度de过程检ce中,每个固定器只能固定一个试pian,因此ben规穌uan萍鲇梦ㄒ籨e一个喷丸时间来que定喷丸强度,应gai选取由baohe曲xianque定debaohe时间中de最长de那个,或者其它客户认可de时间。使用唯一de喷丸时间在每个试pian上进行喷丸,所得dehu高zhi应gai满zu要qiude范围,即每个喷丸houde试piandehu高zhiyuyuan始喷丸强度相bi应在±0.038mm(±0.0015yingcun)de范围以内。

 

tao论he结论

    J443标准在可控喷丸中起到了核xindezuo用。J443标准从1952nian到现在de进化有着很多令ren欣慰de方面。以现在deyan光批评he评jiazhi前de标准是容易de,因此在benpian文章中chu蟴hi娜魏蝑e批评de内容都不是故意de。在任何领域中dewei员会都会遇到意见不统一de问题,然而J443wei员que能够成功de不断提炼he改进喷丸强度dece试方法并能够把xindefen析ji术融入其中,是非changzhi得肯定de。