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第shi八qi 合格的喷丸强度曲线
fa布shi间:2017/6/26 13:37:40

引 言                                                                                                        

    获得合格的喷丸强度曲线是开fa喷丸工yizui基本的条件。令人满意的喷丸强度曲线可以shixian以下mu标:

    1.计算出在合格穌uan诘呐缤枨慷龋狐/span>

    2.bang助寻找ling件dadao要qiu覆盖率suo需的shi间;

    3.通过规定的shi间得出的弧高值的稳定性表征喷丸强度的稳定性。

    要shixian以蓌ian鰉u标,需要了解合格的喷丸强度曲线的zu成因素。关于第一个mu标的记录比较多,但是其ta两个经常hui被hushi。举一个比较极端的例子,如图1suo示。这个例子可以普遍di被认为是不合格的喷丸强度曲线。出xian这种数ju并不是不可能。图1的曲线包han了一个“预弯曲”值为25μm的未喷丸的数ju(第一个数ju)以及si个由急剧下降祄u掌沽ε绯隼吹膕i个试片的数ju。

    图1中的曲线为“zui佳拟合”曲线。该曲线是通过规划qiu解的程序获得的,同shi该曲线ye是有li函数。但是该曲线是不合格的,因为ta的形状和由稳定的丸liu喷丸得出来的喷丸强度曲线chayi较da。如果想使用这种数ju得出来形状更为合蕇hi那撸hua闱榭鱿耫uhui以失败告终。

有一点是非常清楚的,就是:

数juying该被拟合成合蕇hi那摺Ⅻ/span>

图1. 不合格的喷丸强度曲线,表明喷丸束liu不稳定

1.计算出在合格穌uanУ呐缤枨慷取Ⅻ/span>

有几个因素影响了一个喷丸强度曲线是fu合格。这些因素包括预弯曲、曲线形状以及曲线拟合程序。

预弯曲

并不是每一个阿尔门试片的平面度du为ling。在喷丸之前测试阿尔门试片平面度的方法为“预弯曲”的方法。襤ua闱榭鱿拢缤韫こ淌υ诨鎧hi喷丸强度曲线shidu不huihulue预弯曲值。使用预弯曲值与fu,同一zu阿尔门试片,hui得dao两个不同的饱和曲线(即喷丸强度曲线,下同)。一种曲线表示“测试后的弧高值随喷丸shi间的变化”,另一种曲线表示“弧高值的变化随喷丸shi间的变化”。两者的chayi如图2suo示。

图2. 采用SAE中No.2的数ju绘zhi的饱和强度曲线-hushi预弯曲值以及kao虑了

0.001”的预弯曲值

    为了说明和量化预弯曲值对绘zhi饱和强度曲线的影响,假设图2中的预弯曲值为0.001英寸。假设上面的喷丸。强度曲线的每个弧高值的预弯曲值du为ling。采用EXPP2P的规划qiu解软件,通过上面的曲线得出的喷丸强度为3.94,对ying的饱和shi间T=5.48。而通过蟣v娴那叩贸龅呐缤枨慷任?.09,对ying的饱和shi间T=7.19。通过上例可以得出“预弯曲值”对喷丸强度计算的影响。在一些规范中,比如J443,就要qiu一定要使用预弯曲的方法。

    mu前普遍被dajia接shou的是假设每一个喷丸强度曲线均通过原始的ling点(0,0)。这种假设是非常有用的,因为这可以为绘zhi曲线多增加一个点,更有利于绘zhi出合蕇hi呐缤枨慷惹摺Ⅻ/span>

    在shiji中,当面对预弯曲问题shi可能hui采用以下几种方法:

    1.完全hushi预弯曲值并假设其为ling。

    2.在喷丸前测试每个阿尔门试片的预弯曲值,并用喷丸后的弧高值jianqu预弯曲值。

    3.阿尔门试片zhi造商已经测试了试片的预弯曲值,用喷丸后的弧高值jianqu该预弯曲值。

    4.采用高质量的阿尔门试片,阿尔门试片zhi造商cheng诺其试片的预弯曲值非常的小,可以hulue不计,即假设预弯曲值为ling。

    以上几种方法在一定程度蓌ianue于喷丸工zuo的要qiu的严格程度(di标zhun或高标zhun)以及喷丸工程师的态度。

    拟合的喷丸强度曲线的合格形状

    每个曲线du有相ying的公式来定义其形状。喷丸强度曲线的合格形状及其对ying的公式ying满足以下要qiu:

    C1 曲线ying该通过图中的(0,0)点;

    C2 曲线上的弧高值在初始阶duan的增长速度非常kuai,糵u跏窍咝缘摹K孀舠hi间的推yi,弧高值的增长速度yue来yue慢;

    C3 在da量的喷丸后,弧高值的增长率hui变小;

    C4 秡a贘2597标zhun的shizu数ju,合蕇hi那呒扑愠龅呐缤枨慷葃ing该与标zhun中给出喷丸强度相同。

    一个关键的问题就是誽e瞿芄槐碚骱细袂咝巫吹墓健7ü陑hunwei员hui采用一个shuang参数公式来表征曲线,当然前提是要使用他们的规范。SAE关于电脑曲线拟合的小zuwei员hui采用了另外一种方法。无论采用任何公式对曲线进xing拟合,代入SAE J2597中任意一zu的数ju(如表1suo示)得出的喷丸强度与标zhun中祄u鴛ing对比在±0.001英寸以内,那me这种拟合的方法就是可xing的。SAE J2597标zhun中表1的数ju广泛代表了喷丸遇dao的da部分情况。表中的强度值是si个不同的曲线拟合程序得dao的强度值相加除以4。

    du者可以登录EI公si的网站www.shotpeener.com/learning/solver.php,蟣ue乇ズ颓呋鎧hi软件。该网站提供了不同类型的软件,其中包括:

    1.如果原蔶i齤u只有si个的hua(瞙ua?,0原点),那meying该选择两参数的等式;

    2.如果原蔶i齤u为6个或6个以上,那meying该选择三参数的等式,因为其能筯uan鎧hi出更为完mei的曲线。同样该等式ye蕇hi糜?个原蔶i齤u的情况,但蕅ie枰桓鰁外的条件,即丸liu量需要稳定,这样cai能拟合出比较好的曲线。

表1 SAE J2597标zhun中用于喷丸强度曲线计算的数ju


    计算喷丸强度值的程序选择

    除了bi须zun守法国标zhun外,喷丸工程师有很多的饱和曲线绘zhi软件可以选择。只有少数的公si具有其自己内部的软件,ye有其使用的说明。还有一些免穢un娜砑ɡ鐀iu解器蘻hun┖蜕蘺e的软件可供选择。qiu解器蘻hun鉿iang于培xun,其hui有相关指导说明使觤eiа扒呤侨绾文夂铣隼吹囊约芭缤枨慷群捅ズ蛃hi间T是如何qiu解出来的。除此之外,qiu解器蘻hune具有很广的工程ying用。

    那me一个重要问题来了,“不同的程序使用同样的一zu数ju得出来的喷丸强度是不是有chayi?”,答案是“hui有chayi,但是chayi非常的小,是可以hulue不计的”。

    表1中的喷丸强度是采用si个软件(表2中的A、B、C和D)计算得dao祄u峁骄隼吹摹1?中还包han了采用qiu解器蘻hun﨓XP2P,2PF和商ye软件“COM1”代入SAE  J2597表1中的shizu数ju计算出来的喷丸强度。秡a趕hizu数ju来说,suo有七个软件均满足SAE的喷丸强度计算zhun则。秡a诿kong槭齤u,采用七种软件计算出来的七个强度值得数ju量已经比较充分了,这样可以使用统计学上的标zhuncha来进xing分xi了,标zhuncha的数ju见表2中的标zhuncha一栏。

    表2中的数ju是非常令萻i奈璧模蛭灰獄un守喷丸强度的计算方法,即使使用不同的程序,计算出来的喷丸强度的chayi非常的小。标zhuncha的平均bai分比只有1.78(“%偏cha”为100*标zhuncha/平均值)。需要注意的是,suo有shizu的SAE数ju均可以称之为“好的数ju”。

表2采用不同的程序对SAE标zhun中数ju进xing计算得dao的喷丸强度汇总


2 饱和shi间T的计算

    另外一个比絰ian匾奈侍馐牵骸暗笔淙胪粃u数ju,不同的软件计算出来的饱和shi间是相同的ma?”,答案是“不太相同,虽然chayi不da,但chayiye是比较明显的”。

    饱和shi间T是喷丸强度对ying的喷丸shi间,能够间接di反映出来阿尔门试片上的覆盖率。因磗itou圆煌娜砑赜诒ズ蛃hi间的计算方法比较竫ing巳ち恕1?是采用表2中的七种软件对SAEshizu数ju计算出来的饱和shi间T祄u峁4颖?中可以看出来,饱和shi间T比表2中喷丸强度的bo动更da。饱和shi间T的平均标zhunchabai分比为11.27%,与喷丸强度的1.78%相比要da很多。可以推duan,不同程序计算饱和shi间T的方法是互不相同的。

表3 采用不同的程序对SAE标zhun中数ju进xing计算得dao的饱和shi间T

 

    可以推duan表2和表3用dao的七个程序包han了shuang参数公蔶iaoyi渲甘芄籨adao一个zuida值,EXP2P和2PF程序中的等式是弧高值h随着喷丸shi间t的变化:

    EXP2PF                         h=a[1-exp(-b*t)]

    2PF                             h=a[t/(1-b*t)]

    这两个公式在括号外均有一个字母“a”。括号中包han了第二个参数“b”,可以zuo为喷丸shi间“t”的参数。喷丸强度对ying的弧高值H和饱和shi间T通过以上两等式可以得dao以下关系:

    EXP2PF                         H=9*a/10@T=2.303/b

    2PF                             H=9*a/11@T=4.5*b

    把SAE J2597规范的第二zu数ju代入以上等式可以得dao图3。使用EXP2P程序对4个数ju点进xing拟合,可以得daoa=4.38,b=0.42。使用2PF程序对4个数ju点进xing拟合,可以得daoa=4.86,b=1.57。把这些数ju重新代入EXP2P程序公蔶ie锌梢缘胐aoH=3.94,T=5.48,代入2PF程序公蔶ie锌梢缘胐aoH=3.98,T=7.05。羓ie殖绦虻胐ao的喷丸强度chayi(0.04×10-3inch)与饱和shi间T相比显得非常的wei小。

特殊情况

    SAE J443的xianxing标譲i窃shi怼疤厥馇榭觥背鰔ian的。这种情况襤ua愠鰔ian在当使用zui少的shi间喷丸shi,阿尔门试片已经饱和的状态,即饱和shi间小于了zui小喷丸shi间。图4显示了SAE J443中类型Ⅱ的饱和曲线。但是这个曲线并不能令人满意,关于其强度值是fu为唯一以及饱和曲线T的描述比絰ia:Ⅻ/span>

图4. 在特殊情况下使用的第二类型饱和曲线

    饱和曲线的传蚦heng巫磞e可以蕇hi糜谔厥馇榭觥U饩托枰許AE J442中的阿尔门gu定器的要qiu进xing相ying的修改。修改的穌uanЭ梢源蛹虻ao复za。简单的修改就是把zuan有不同尺寸kong洞的硬化钢zhi遮蔽物穤hi荚诎⒍攀钥榈谋砻嫔稀2煌诒挝锏mu故云治煌那蚪觭hou喷丸。复za的修改就是使阿尔门gu定器装在可调节速度的yi动装zhi上,装zhishoudao喷丸后机huiyi动。该装zhi的yi动方xiang是与喷丸束liu相反的,速度da小可以是喷丸束liuliu动速度的不同bai分比。通过这种方法可襶ue礵i经喷丸束liusuoji打的shi间。不管采用哪种方法,阿尔门试片经shou的喷丸量duhuijian少。

    3 通过规定的shi间得出的弧高值的稳定性表征喷丸强度的稳定性。

    弧高值的稳定性可以采用“拟合度”分xi的方法进xing定量分xi。“拟合度”指的是shi测数ju和li论曲线值祄u咏潭取H绻鹲hi测数ju均落在曲线上,那me这种拟合是完mei的。shiji上,shi测数ju和li论曲线值du是有一定的chayi的。这种chayi采用“sheng余误cha”进xing表示,即shi测数ju和li论曲线值的cha值。例如,如果shi测弧高值为10.8,而li论曲线值为10.881,那me该“sheng余误cha”为0.081.表4是根juSAE J2597规范中第八zu数ju采用2PF程序拟合后的相关数值。其中在“修正值”一栏进xing了高羖iani,显示了正或fu的“sheng余误cha”穤hi记榭觞/span>

表4shi测值与采用2PF方法拟合的曲线li论值之间的chayi

    估算shiji数ju点和曲线li论值chayi的zui常见的参数叫做“jue定系数”。该参数是非常有用的,定义如下:

    R-Square=1-SSE/SST

    其中R-Square为jue定系数,SSE为误cha平方和,SST为总平方和。

    误cha平方和zuo为总和出xian在suo有的qiu解程序中。其为“sheng余误cha”值的平穓ie汀6za诒?的例子中,“总和”=0.04912。总平方和又是平穓ie抵汀C扛鲋礵u是测试值和测试平均值之cha。例如,表4中六个修正值的平均值为10.02,那me第一个cha值的平方为(8.1-10.02)2。那me六个平穓ie迪嗉涌梢缘胐ao总平方和=6.1884。因此jue定系数为:

    1-0.04912/6.1884,可得jue定系数为0.9921.

    0.9921表示了有99.21%jue定系数的zuida值(1.0000)祄u赡苄浴R虼丝梢源佣ㄐ院蚹e观上说,其“拟合度”dadao了0.9921。

    可以采用qiu解程序自动di计算出总平方和和jue定系数,如表5suo示。计算出来的jue定系数可襷a雊u定的zui小詓hi碇dao鴛ing对比。如果mei有dadaozui小值,那mehui自动显示出“警告”的标志。

表5

采用表4中的数ju计算得dao的jue定系数 


结论

    采用计算机程序自动生成的喷丸强度曲线迅速di成为标zhun做法。秡a诩扑慊ji醯氖褂胘ianghui激励qu探索更多ying用祄u赡堋L乇鹗堑迸衐uan由一zu数ju生成的饱和曲线是fu为合格shi,计算机程序的zuo用就非常明显。在本文中讨论了合格的阿尔门曲线的一些因素。通过合格的喷丸强度曲线,可以shixian:

    1.计算出在合格穌uan诘呐缤枨慷龋狐span class="Apple-tab-span" style="font-size: 12px; white-space: pre;">

    2.bang助寻找ling件dadao要qiu覆盖率suo需的shi间;

    3.通过规定的shi间得出的弧高值的稳定性表征喷丸强度的稳定性。

    如果仅从mushi的jiao度quping估拟合度的hua,那me这肯定是一个非常主观的方法。而本文主要是结合计算机曲线分xi的方法,ke观定性di研究了合格的喷丸强度曲线的一些重要特征。