سند بلاست یک روش پرکاربرد برای عملیات سطحی سرد مواد است. اصل اساسی آن شامل استفاده از ذرات ساینده با سرعت بالا - مانند دانههای سرامیکی، گویهای فولادی یا دانههای شیشهای - است که با نیروی چکشهای کوچک بیشمار به سطح قطعه کار برخورد میکنند و باعث تغییر شکل الاستیک-پلاستیک در ماده میشوند. این فرآیند اثرات قابل توجهی بر سطح ماده دارد:
-
1. ایجاد تنش پسماند و سختکاری کار
تحت ضربات مداوم پرتابهها، سطح ماده دچار تغییر شکل پلاستیک شده و تعداد زیادی حفره میکروسکوپی ایجاد میشود. هنگامی که دانههای تغییر شکل نیافته زیر سطح سعی میکنند به پیکربندی اصلی خود بازگردند، یک لایه یکنواخت تنش فشاری پسماند در سطح ماده تشکیل میشود. همزمان، فلز سطح دچار سختکاری سرد میشود که استحکام و سختی سطح ماده را به طور قابل توجهی افزایش میدهد.
-
2. اصلاح ساختار ریزساختاری سطح
لایه سطحی که تحت تغییر شکل پلاستیک چرخهای از طریق سند بلاست قرار میگیرد، تغییرات عمیقی در ساختار ریزساختاری خود تجربه میکند. تحقیقات نشان میدهد که سند بلاست به طور قابل توجهی زیردانهها را تصفیه میکند، چگالی نابجایی را به طور قابل ملاحظهای افزایش میدهد و اعوجاج شبکه را بهبود میبخشد. علاوه بر این، برای برخی آلیاژهای عملیات حرارتی شده (مانند چرخدندههای کربندار و کوئنچ شده)، سند بلاست میتواند باعث تبدیل آستنیت پسماند در لایه سطحی به مارتنزیت شود و در نتیجه تنش فشاری اضافی ناشی از انبساط حجمی مرتبط با این تبدیل فاز ایجاد کند.
-
3. افزایش مقاومت در برابر خستگی و خوردگی
وجود تنش فشاری پسماند سطحی میتواند به طور موثری با تنشهای کششی ناشی از بارهای متناوب خارجی مقابله کند و در نتیجه شروع و انتشار منابع ترک خستگی را مهار کند. این امر به طور قابل توجهی مقاومت خستگی خمشی، مقاومت خستگی تماسی و عمر خستگی کلی ماده را افزایش میدهد. علاوه بر این، لایه سطحی متراکم و لایه تنش فشاری مقاومت ماده در برابر خوردگی تنشی و اکسیداسیون در دمای بالا را بهبود میبخشد.
-
4. اصلاح مورفولوژی و زبری سطح
سند بلاست باعث میشود سطح فلز که در ابتدا صاف بوده، بافتدار شود و قلهها و حفرههای فلزی کوچکی ایجاد کند و در نتیجه زبری سطح را افزایش دهد. به طور کلی، با افزایش شدت سند بلاست، سختی سطح کاهش مییابد و با افزایش اندازه ساینده، مقدار زبری سطح نیز افزایش مییابد. با این حال، سند بلاست بیش از حد ممکن است باعث تمرکز تنش قابل توجهی در حفرههای عمیقتر شود که میتواند اثر تقویتکننده را تضعیف کند.
-
5. تأثیر بر ابعاد و شکل
به دلیل تغییر شکل پلاستیک رخ داده در سطح که باعث ایجاد لایه تنش فشاری میشود، فلز در سطح اسپری شده اکسترود میشود و ممکن است باعث افزایش جزئی در ابعاد ماکروسکوپی قطعه کار شود.
در نتیجه، سند بلاست در بهبود خواص مکانیکی مواد اثربخشی قابل توجهی نشان میدهد؛ با این حال، در کاربردهای عملی، کنترل مناسب پارامترهای فرآیند مانند شدت سند بلاست، اندازه ساینده و نرخ پوشش برای دستیابی به اثر تقویتکننده مطلوب و در عین حال اجتناب از عواقب نامطلوب مرتبط با زبری بیش از حد سطح ضروری است.