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弹簧的喷丸处理(转载)

    喷丸处理或喷丸强化,亦称抛丸处理。它是提 高机械零件疲劳寿命的有效方法之一,在弹簧 制造业中广泛应用。
    喷丸处理的原理如图5-4所示。喷丸处 理就是以高速弹丸流喷射弹簧表面,使弹簧 表层发生塑性变形,而形成 一定厚度的表面强化层(图5-4a)。从应力状态来看,强化层 内形成了较高的剩余压应力(图5-4b)。由于材 料表面剩余压应力的存在,当弹簧 在承受变载荷时,可以抵 消一部分变载荷作用下的最大拉应力,从而提 高弹簧的疲劳强度。从组织结构看,强化层 内形成了密度极高的错位(图5-4c),在随后的变应力、温度或 者两者同时的作用下,位错逐渐排列规则,形成多边形,即强化 层内逐渐形成更加微小的亚晶粒(亚结构)(图5-4d)。这种表 面层冷作硬化的结果,同样也 聚优增加疲劳强度的作用。

    另外,喷丸处 理还能清除弹簧表面的疵点(微小的缺陷、脱碳),减少应力集中等,从而消 除或减少了疲劳源。

    喷丸处 理可以使表面粗糙度下降或升高,表面粗 糙度的增高不利于疲劳强度的改善,所以,在任何 情况下都应避免喷丸工艺对表面粗糙度引起明显的增高。

    喷丸处 理工艺参数包括弹丸材料、弹丸尺寸、弹丸硬度、弹丸速度、弹丸流量、喷射角度、喷射时间、喷枪或 离心轮至被喷射表面的距离。合理的 选择这些工艺参数,可以获 得更好的喷丸效果。

 

图5-4  抛丸处理原理

A)弹簧在 抛丸处理过程中

B)强化后 表面塑性变形层(强化层)内的应力分布

C)组织(和错位)结构

D)在随后的变载荷(或温度)作用下组织(和错位)结构的变化

 

喷丸的类型

喷丸有普通喷丸(自由喷丸)、应力/应变喷 丸和多级喷丸等类型。

1)普通喷丸(自由喷丸) 弹簧在 无任何歪理左右和常温下自由接受喷丸强化处理。

2)组合喷丸 组合喷 丸一般也称多次喷丸工艺。大多数 经济的工艺是采用二次喷丸,通过采 用不同粒度的弹丸喷丸来实现。第一次 采用弹丸粒度较大来获得残余压应力峰值和深度,第二次 采用较小弹丸粒度来提高表面和次表面残余压应力和表面质量。一般采 用二次喷丸工艺,见表5-31。

 表5-31 常用二次喷丸工艺

弹簧类型

弹丸直径/mm

一般喷丸效果

喷油嘴、变速器弹簧

(材料直径≤ 3mm)

第一次0.4-0.6

第二次≤ 0.3

峰值:900-1000MPa

总深度:0.30-0.35mm

气门弹簧

(材料直径3-5mm)

第一次0.6-0.7

第二次≤ 0.4

峰值:900-1100MPa

总深度:0.30-0.35mm

悬架弹簧

(材料直径9-16mm)

第一次0.6-1.2

第二次≤ 0.7

峰值:1000-1200MPa

总深度:0.35-0.48mm

较大弹簧

(材料直径16-25mm)

第一次0.8-1.2

第二次≤ 0.7

峰值:950-1100MPa

总深度:0.35-0.40mm


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