彈簧廠商彈簧噴丸技術(shù)要求

　　彈簧噴丸的作用：

　　工作中易發(fā)生疲勞和應(yīng)力腐蝕斷裂、氧化和點蝕等現(xiàn)象的機(jī)械零件均可以采用噴丸強(qiáng)化來改善其表面的力學(xué)性能。噴丸處理主要是起到強(qiáng)化作用進(jìn)而能改善材料（零件）的各種性能，但是也會帶來對表面的一些損傷。根據(jù)研究結(jié)果和實用經(jīng)驗，噴丸強(qiáng)化處理的作用和效果有以下幾個方面。

　?。?）抗疲勞強(qiáng)度的提高 提高零件抗疲勞強(qiáng)度是噴丸強(qiáng)化處理的主要目的，對于經(jīng)受交變載荷的零件噴丸強(qiáng)化是重要的改進(jìn)手段。噴丸處理對于提高工件疲勞壽命的效果是很顯著的。

　　（2）防止應(yīng)力腐蝕開裂（簡稱 SCC）應(yīng)力腐蝕的特征就是在僅有拉應(yīng)力或者僅有腐蝕存在時都不會發(fā)生開裂，而當(dāng)兩者同時起作用時斷裂就會發(fā)生。防止 SCC的對策除了針對環(huán)境及材料方面措施以外從應(yīng)力方面考慮的對策就是如何降低或消除材料表面的拉應(yīng)力，從殘余應(yīng)力方面來考慮去應(yīng)力熱處理和噴丸都是可行的方法。噴丸處理雖然只有表面的薄層起作用，但因為腐蝕和裂紋生成都是從表面開始的，所以噴丸處理對于防止 SCC 的發(fā)生有顯著的效果。

　　（3）防止延遲斷裂 延遲斷裂是指由于腐蝕而發(fā)生的氫在鋼的晶界聚集而產(chǎn)生沿晶裂紋并傳播擴(kuò)展直至斷裂，斷裂的產(chǎn)生原因就是在常溫下可以向附近擴(kuò)散的氫（擴(kuò)散性氫），也就是鋼中原有的氫與因腐蝕而產(chǎn)生的氫向應(yīng)力集中的晶界聚集，在晶界處發(fā)生裂紋并沿晶界傳播而產(chǎn)生斷裂。試驗表明對于易發(fā)生延遲斷裂的淬火回火處理后的高強(qiáng)度鋼與合金滲碳鋼，噴丸處理可以提高其延遲斷裂強(qiáng)度極限，延遲其裂紋發(fā)生而延長壽命。

　?。?）對表面粗糙度的損傷噴丸時隨加工時間的增加。，加工面會逐漸被壓痕所覆蓋。直到原有的表面完全被噴丸后的表面所代替，而噴丸后的表面與原有的加工或磨削表面是有顯著差別的，這就引起噴丸所產(chǎn)生的各種各樣的效果。一般噴丸后材料表面粗糙度是增加的，其損害程度與噴丸強(qiáng)度、丸粒大小、投射速度以及丸粒的硬度與被加工材料的硬度等各種因素有關(guān)。

　?。?）對材料表面組織結(jié)構(gòu)的損傷 正確合理的噴丸處理對材料表面微觀組織的強(qiáng)化是有利的，但是當(dāng)噴丸處理不良時例如過度噴丸就會給表面組織帶來損傷，即表面材料的折疊缺陷與過度的循環(huán)應(yīng)變疲勞造成的微裂紋。

　?。?）其他效果 噴丸加工的效果還有因潤滑性的改善而帶來耐磨性的提高、熱傳導(dǎo)率的增加以及不銹鋼耐蝕性的提高等。

　　彈簧噴丸主要控制與衡量彈簧噴丸效果的試驗與檢驗項目：

　?。?）噴丸強(qiáng)度 噴丸強(qiáng)度取決于在單位時間內(nèi)作用于工件單位面積上的動能，由在飽和點處的阿爾曼試片弧高來評定。噴丸強(qiáng)度是衡量噴丸處理強(qiáng)化效果最重要的參數(shù)，在彈簧噴丸的技術(shù)要求中是必不可少的控制指標(biāo)。

　?。?）噴丸覆蓋率 是指噴丸形成的彈痕面積與總測量面積的比率。一般情況下可用標(biāo)準(zhǔn)圖片對比的方法用目視法確定覆蓋率的百分比，也可以用覆蓋率的檢測儀器。

　?。?）殘余應(yīng)力 去除外力和熱影響以后保留在材料上的內(nèi)應(yīng)力。噴丸處理的應(yīng)力強(qiáng)化效果主要涉及噴丸后彈簧表面殘余應(yīng)力場的深度及其形態(tài)。推薦采用X射線應(yīng)力測試儀，用逐步電解侵蝕剝層法可以測定出噴丸強(qiáng)化層的殘余應(yīng)力場。

　?。?）顯微硬度 噴丸處理表面層的組織強(qiáng)化實際包括微觀結(jié)構(gòu)的變化和相應(yīng)的力學(xué)性能的變化。組織強(qiáng)化的度量參數(shù)包括顯微畸變量、嵌鑲塊尺寸、位錯密度等;力學(xué)性能的變化包括顯微硬度，甚至包括表面層宏觀力學(xué)指標(biāo)，如屈服強(qiáng)度等。實際比較容易測試的是顯微硬度（用小負(fù)荷，50g 以下較好），在工藝驗證或研究時進(jìn)行噴丸表面的硬度梯度試驗來獲得表面組織強(qiáng)化的效果數(shù)據(jù)。

　　（5）表面粗糙度 可以在噴丸后測量彈簧的表面粗糙度，一般彈簧產(chǎn)品的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中還沒有彈簧表面粗糙度的規(guī)定，但是有些有高可靠性要求的高端彈簧已有提出。

　?。?）噴丸強(qiáng)化層的顯微組織 噴丸處理表面層的組織強(qiáng)化包括微觀結(jié)構(gòu)的變化和相應(yīng)的力學(xué)性能的變化。組織強(qiáng)化的度量參數(shù)包括顯微畸變量、嵌鑲塊尺寸、位錯密度等，這些參 數(shù)在研究噴丸強(qiáng)化工藝時需要通過電子金相技術(shù)手段進(jìn)行分析。在生產(chǎn)現(xiàn)場作為衡量彈簧噴丸效果的試驗方法，常規(guī)的光學(xué)金相試驗也是十分重要的。

　　彈簧的噴丸強(qiáng)化工藝：

　　1）組合噴丸工藝技術(shù)。組合噴丸，一般也稱多次噴丸工藝。大多數(shù)經(jīng)濟(jì)的工藝是采用二次拋丸。通過采用不同直徑的丸粒噴丸來實現(xiàn)。第一次采用較大丸粒來獲得殘余壓應(yīng)力和表面光潔度。

　　2）應(yīng)力噴丸工藝。應(yīng)力噴丸工藝也是一項比較經(jīng)典的噴丸工藝，只是因為難以應(yīng)用于大批量生產(chǎn)，但近年來由于應(yīng)力噴丸設(shè)備的快速發(fā)展，在高應(yīng)力汽車懸架彈簧大批量生產(chǎn)中得到了較大發(fā)展。特別是應(yīng)力強(qiáng)化噴丸與其他噴丸工藝的組合應(yīng)用具有很好的強(qiáng)化效果。應(yīng)力噴丸的預(yù)應(yīng)力一般設(shè)定在700~800MPa，經(jīng)應(yīng)力拋丸后，殘余應(yīng)力的峰值可以達(dá)到1200~1500MPa，從而得到高的抗疲勞強(qiáng)度。

　　彈簧噴丸后的工藝：

　　彈簧噴丸處理后的去應(yīng)力退火工藝。噴丸處理的加工層、與一般經(jīng)受塑性變形加工的材料一樣，由于內(nèi)部的應(yīng)變會造成彈性極限降低等問題，低溫去應(yīng)力退火可有效地恢復(fù)彈性極限等性能。但是噴丸處理是靠殘余應(yīng)力獲得的強(qiáng)化效果，去應(yīng)力退火的溫度太高會使這種有效的殘余應(yīng)力降低，因此通常的去應(yīng)力退火溫度為180~220℃，保溫時間為 20~30min。

　　彈簧噴丸處理后的預(yù)應(yīng)力工藝。為保證彈簧的疲勞壽命、通常都會增加強(qiáng)化彈簧的噴丸處理工序，普遍采用二次噴丸，也有進(jìn)行應(yīng)力噴丸或熱噴丸處理的。為提高彈簧的抗應(yīng)力松弛性能，彈簧在噴丸后多采用強(qiáng)壓處理。

　　彈簧噴丸的標(biāo)準(zhǔn)：

　　GB/T31214.1—2014《彈簧噴丸》

　　JB/T 10802-2007 《圓柱螺旋彈簧噴丸 技術(shù)規(guī)范》