Упрочнение — это процесс приложения механического напряжения к поверхностному слою металлического листа или детали для его сжатия и укрепления против будущих трещин и износа. Процесс ручной обработки металла восходит к доисторическим временам с использованием шарового молотка, который имеет полусферический шарообразный конец с одной стороны, чтобы металлические конструкции можно было бить вручную. Молотки считаются одними из самых ранних инструментов, изобретенных человечеством, и их наследие насчитывает около 2 500 000 лет. Однако современная упрочнение часто выполняется машинным способом с использованием сферических металлических дроби в процессе, известном как дробеструйное упрочнение или холодное упрочнение. обработка металла для придания ему формы и укрепления.
В то время как холодное формование металла часто включает небольшие шарообразные или ударные дроби, изготовленные из таких металлов, как железо или сталь. , упрочняемый материал также может состоять из стекла, пластика или высокопрочной керамики в зависимости от типа обрабатываемого металла и величины нагрузки, которой деталь подвергнется в будущем. Сжатие поверхности за счет повторных ударов упрочняющим материалом также придает поверхности другие полезные свойства. К ним относятся обеспечение коррозионностойкой поверхности металла, а также герметизация любых микроскопических пор или отверстий на поверхности для придания это более однородный, гладкий внешний вид. Тщательно контролируемая дробеструйная обработка также используется для добавления уникальных текстур к металлическим поверхностям, где металл выполняет какую-то эстетическую функцию. Другой родственной отраслью, в которой используется аналогичный процесс, является пескоструйная очистка поверхностей, где для очистки металлической поверхности от ржавчина, краска или другие покрытия.
Основная область, в которой используется упрочнение, — это улучшение металлических деталей, которые с течением времени подвергаются повторяющимся механическим нагрузкам и деформациям. К ним относятся такие компоненты, как зубчатые колеса, шестерни и коленчатые валы, которые являются общими и жизненно важными компонентами многих типов машин. Детали одинаковой формы, такие как шестерни, часто упрочняются в камере, где процесс точно контролируется. Одной из отраслей, в которой широко используется коммерческое упрочнение, является автомобильная промышленность, которая использует этот процесс с тех пор, как он был впервые применен в Германии в 1929 году.
Металлические поверхности, имеющие неправильную форму и находящиеся под напряжением, например, соединения, где металл был сварен вместе и дает усадку при охлаждении, обычно зачищают вручную с помощью молотков с шаровидным бойком. Специализированная область, где дробеструйная обработка используется для обработки деталей необычной формы, включает в себя придание формы металлическим поверхностям конструкций самолетов, таких как крылья. Это практикуется со времен Второй мировой войны на поверхностях самолетов и придает им идеальные аэродинамические качества, когда сопротивление усталости металла может быть увеличено в 1000 раз.
Лазерная обработка — это еще одна специализированная область, получившая развитие с изобретением и созданием первого рубинового лазера. в 1960 году. Лазеры для наплавки могут стрелять высокоэнергетическим импульсом по металлическим поверхностям с уровнем давления до 1 000 000 фунтов на квадратный дюйм (70 307 кг на квадратный сантиметр). Это создает эффект ударной волны на поверхности металла, который прокалывает поверхность на глубину, которая примерно в четыре раза больше, чем при дробеструйной обработке. В этом процессе используется лазер на неодимовом стекле и роботизированное оборудование для управления эффектом металлообработки, и в настоящее время он используется в таких странах, как США и Великобритания.
