|
1.强化喷丸概念
在了解喷丸强化技术之前，我们有必要将抛丸、喷砂、喷丸的三个容易混淆的概念解释一下。这三个概念其实就四个字：喷、抛、丸、砂，其中，喷抛是工艺方法，丸砂是使用的材料。喷，是用高压空气将丸、砂吹到工件的表面，抛是用高速旋转的叶片抛射到工件表面，丸用的是钢丸，砂用的是石英砂等。
喷丸过程就是将大量弹丸喷射到零件表面上的过程，有如无数小锤对表面锤击，因此，金属零件表面产生极为强烈的塑性形变，使零件表面产生一定厚度的冷作硬化层，称为表面强化层，此强化层会显著地提高零件的疲劳强度。 测评强化丸质量有三个基本参数：强度、覆盖率、表面粗糙度。 2.喷丸强度
影响喷丸强度的工艺参数主要有：弹丸直径、弹流速度、弹丸流量、喷丸时间等。弹丸直径越大，速度越快，弹丸与工件碰撞的动量越大，喷丸的强度就越大。喷丸形成的残余压应力可以达到零件材料抗拉强度的60％，残余压应力层的深度通常可达0.25mm，最大极限值为１mm左右。喷丸强度需要一定的喷丸时间来保证，经过一定时间，喷丸强度达到饱和后，再延长喷丸时间，强度不再明显增加。在喷丸强度的阿尔门试验中，喷丸强度的表征为试片变形的拱高。
3.阿尔门（Almen）试验
喷丸强度常用N试片（用于有色金属试验）、A试片（最常用）、C试片（更高强度）来进行测量， A试片和C试片之间关系为近似3倍关系。如用C试片测得强度为0.15-0.20C mm就相当于0.45-0.60A mm。图中厚的为C试片，薄的为A试片。
试验过程中，先测量试片原有变形，然后将卡好该试片的工装置于喷丸箱内，采用与工件相同的工艺进行喷射。喷丸结束，取下试片，测量变形拱高。
C试片
测试工装
初测试片变形
装试片
喷试片
测试弧高
4.喷丸覆盖率
覆盖率是指工件上每一个点被钢丸打到的次数，有人对喷丸覆盖率常这样认为：我的喷嘴1上1下喷工件2遍，不就可以满足200％的覆盖率了吗？乍一听觉得有道理，其实不是这样的。
覆盖率的测量是这样的：先在工件表面涂上一层彩釉或萤光釉，然后按工艺参数对工件进行喷丸，每喷表面一遍将工件取出，在显微镜（放大镜）下观察所残留的涂层在表面所占的比例，如还有20％残留，则覆盖率为80％。当残留只有2％，即覆盖率为98％时，可视为全部清除，即覆盖率为100％，此时就有一个时间。若达到400％的覆盖率，就是4倍的该时间。
5.覆盖率的影响因素
影响覆盖率的因素有零件材料硬度、弹丸直径、喷射角度和距离、喷丸时间等。在规定的喷丸强度条件下，零件的硬度低于或等于标准试片硬度时，覆盖率能达到100％；反之，覆盖率会下降。在相同的弹丸流量下，喷嘴与工件的距离越长、喷射的角度越小、弹丸直径越小，达到覆盖率要求的时间就越短。喷丸强化时，应选择大小合适的弹丸、喷射角度及距离，使喷丸强度和覆盖率同时达到要求值。
6.表面粗糙度
由于钢丸的喷射，对工件表面的粗糙度产生一定的变化。影响表面粗糙度的因素有零件材料的强度和硬度、弹丸直径、喷射的角度和速度、零件的原始表面粗糙度。在其他条件相同的情况下，零件材料的强度和表面硬度值越高，塑性变形越困难，弹坑越浅，表面粗糙度值越小；弹丸的直径越小，速度越慢，弹坑就越浅，表面粗糙度值就变小；喷射的角度大，弹丸速度的法向分量越小，冲击力越小，弹坑越浅，弹丸的切向速度越大，弹丸对表面的研磨作用就越大，表面粗糙度值就越小；零件的原始表面粗糙度也是影响因素之一，原始表面越粗糙，喷丸后表面粗糙度值降低越小；相反，表面越光滑，喷丸后表面变得粗糙。当对零件进行高强度的喷丸后，深的弹坑不但加大表面粗糙度值，还会形成较大的应力集中，严重削弱喷丸强化的效果
7.再来说说钢丸的检测
一.检测的作用
因为钢丸是强烈快速冲击金属表面，必定会出现破碎和变形，再长时间甚至会成为粉尘。随着钢丸粒径的改变，喷丸强化效果必然会受到影响。所以要定期对钢丸进行测试和筛分，剔除破损钢丸，维持强化效果。现在许多设备都具有自动筛选功能，运转过程中自动将粒径小的钢砂进行分离，从而持续保持强化效果。而某些设备还没有这项功能，只有靠人工检测，分析钢砂是否需要进行筛选。我们用的就是这种设备，所以只好自己动手了。
二.测试用筛网
图中为钢丸检测标准筛，共5层，分别为 16、20、25、30、35号筛
对应的孔径分别为1.18mm、0.85mm、0.71mm、0.6mm、0.5mm
具体详细对比如下
7 8 10 12 14 16 18 20 25 30 35 40 45 50 80 120
2.80 2.36 2.00 1.80 1.40 1.18 1.00 0.85 0.71 0.60 0.50 0.425 0.355 0.30 0.18 0.125mm
而各种钢丸代号中的如S330,S450,S250等代表的是钢丸粒径，具体详细对比如下
S780 S660 S550 S460 S390 S330 S280 S230 S170 S110 S70
2mm 1.7 1.4 1.2 1 0.8 0.7 0.6 0.4 0.3 0.2
三.检验的步骤：
1.从喷丸机中取钢丸少许（以覆盖住标准筛网的表面为准，不要有重叠）；
2.用标准检测筛检验；
3.筛选完后，将各层筛网上的钢丸倒入相应编号的容器中；
4.将各层筛网上的钢丸在电子秤上称量并记录数据；
5.将各层筛网上的钢丸的重量相加得出总的重量；
6.计算出各层筛网上的钢丸上总重量的百分比；
7.用描点法在下表中绘出折线图
结果分析：当曲线上有两点高于所设定的斜线时，表明所测钢丸破碎太多，应尽快组织筛选；当曲线上所有点低于所设定的斜线时，钢丸可继续使用。
以下来自论坛其他网友的补充：
1、喷丸强度多以喷丸的覆盖率来检查，这是一种间接的检查方法。具体的标准见 JBT 10174-2000。
我们是这样做的：按照一定的喷丸参数，做出喷丸弧高阿尔门试片-喷丸时间的曲线图，找出延长一倍时间后弧高值增量小于10%的第一个时间点，以此做为覆盖率为100%，若覆盖率要求400%，则以这个点的4倍时间作为工艺参数。
2、零件的硬度一般应比钢丸的硬度要低些，否则会出现喷不动，或喷丸时间过长的现象。
3、喷射距离对喷丸效果有很大的影响。因为钢丸的喷射到工件表面时的速度与喷丸力的大小成四次方的关系，而钢丸从喷口出来后速度会逐渐减慢。
4、喷丸后的表面粗糙度与钢丸的大小、钢丸的速度有关。必要时可采取两次喷丸（不同大小、不同喷丸参数）的工艺来解决。
5、选择钢丸的大小，还应考虑到工件被喷表面的几何参数，保证最小的R处也能喷到。
6、你在前面还提到丸粒大小的筛选。你们是否考虑过钢丸圆整程度对喷丸效果的影响？我以为，工件在喷丸后工件表面因为残余压应力而得到强化，同时也存在着表面形态被破坏的弱化（表面会因此产生无数个小的应力集中）。只是在一般情况下，人们控制了喷丸的参数，相应地也控制了喷丸的弱化程度。而表面不圆整的钢丸对工件表面形貌破坏的速率要比正常的情况下要快。
end
|
