張秀梅

摘要：噴丸強(qiáng)化是提高零件機(jī)械性能的常用手段，噴丸過程中任何一個(gè)工藝參數(shù)的變化都會(huì)影響噴丸強(qiáng)化質(zhì)量。被強(qiáng)化對(duì)象的材料、薄厚、噴丸指標(biāo)等具體情況不同，彈丸類型及其硬度狀態(tài)選擇是否合理將會(huì)直接影響噴丸強(qiáng)化效果。噴丸的強(qiáng)化效果目前還沒有直接的方法進(jìn)行測(cè)量，只能通過控制噴丸過程中的彈丸、壓力、靶距、角度、時(shí)間來實(shí)現(xiàn)，用噴丸強(qiáng)度和覆蓋率兩個(gè)指標(biāo)間接衡量噴丸強(qiáng)化效果，所以噴丸強(qiáng)化過程要作為特殊過程進(jìn)行質(zhì)量控制。

關(guān)鍵詞：噴丸；影響；質(zhì)量控制

噴丸強(qiáng)化是一種采用冷處理方式提高疲勞強(qiáng)度的工藝，大量具有高動(dòng)能的彈丸不斷撞擊材料表面，表面將產(chǎn)生變形。由于無數(shù)彈丸的強(qiáng)烈撞擊，材料表面上出現(xiàn)了許多凹坑或凹痕，由此金屬表層產(chǎn)生壓應(yīng)力。由于凹陷變形內(nèi)的晶粒試圖回到原位，每個(gè)凹坑都具有高度壓縮力作用下的半球，大量的凹坑互相疊加在一起，致使金屬表層內(nèi)產(chǎn)生了壓應(yīng)力場(chǎng)，此壓應(yīng)力場(chǎng)可以延緩疲勞裂紋的萌生，提高疲勞性能，延長(zhǎng)疲勞壽命。

1 不同噴丸工藝參數(shù)對(duì)強(qiáng)化效果的影響

正確地選擇噴丸強(qiáng)化工藝參數(shù)及確保工藝參數(shù)在加工過程中的穩(wěn)定性，是提高零件疲勞強(qiáng)度和抗應(yīng)力腐蝕強(qiáng)度的必要條件。不適當(dāng)?shù)墓に噮?shù)或噴丸過程中任何一個(gè)工藝參數(shù)的變化都會(huì)影響噴丸強(qiáng)化質(zhì)量。被強(qiáng)化對(duì)象的材料、薄厚、噴丸指標(biāo)等具體情況不同，彈丸類型及其硬度狀態(tài)選擇是否合理將會(huì)直接影響噴丸強(qiáng)化效果。

1.1彈丸尺寸對(duì)殘余壓力的影響

適當(dāng)?shù)倪x擇彈丸直徑，一方面可以更大程度的挖掘噴丸強(qiáng)化的潛力，另一方面有可以避免噴丸過度對(duì)零件疲勞性能可能帶來危害。楊永紅等[56]人以鋁合金試件為載體研究噴丸條件對(duì)殘余應(yīng)力場(chǎng)的影響，采用不同大小的彈丸進(jìn)行同強(qiáng)度噴丸，發(fā)現(xiàn)彈丸尺寸對(duì)殘余應(yīng)力場(chǎng)深度有影響，相同噴丸強(qiáng)度下，大尺寸的彈丸比小尺寸的彈丸噴丸產(chǎn)生的殘余應(yīng)力場(chǎng)深度增加。

1.2覆蓋率對(duì)殘余壓力的影響

楊永紅等[56]人以鋁合金試件為噴丸對(duì)象，在彈丸和噴丸氣壓相同情況下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，分別采取30%，50%，100%三種覆蓋率進(jìn)行噴丸，發(fā)現(xiàn)在彈丸、噴丸氣壓、入射角等條件都一致時(shí)，隨蓋率增加，殘余應(yīng)力也隨之增加，但殘余應(yīng)力場(chǎng)深度基本保持一致。

1.3材料屈服強(qiáng)度對(duì)殘余壓力的影響

閆五柱等[57]人應(yīng)用噴丸過程三維有限元模型，針對(duì)被噴丸材料的力學(xué)性能與殘余應(yīng)力關(guān)系進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，如圖1-10所示。研究表明隨被噴丸材料的屈服強(qiáng)度高，噴完后產(chǎn)生的最大殘余壓應(yīng)力增大，但殘余壓應(yīng)力場(chǎng)的深度變淺。

1.4 彈丸速度對(duì)殘余壓力的影響

閆五柱等[57]人應(yīng)用噴丸過程三維有限元模型，研究了彈丸的噴射速度與殘余應(yīng)力分布的關(guān)系，見圖1-11。研究表明。隨噴丸速度的提高表面殘余壓應(yīng)力減小，直至轉(zhuǎn)化為表面拉應(yīng)力。隨彈丸的噴射速度增大，最大殘余壓應(yīng)力及其對(duì)應(yīng)的深度都有所增加。

1.5 不同彈丸對(duì)粗糙度的影響

王強(qiáng)等[58]人研究了300M鋼噴丸前后表面粗糙度表化，如圖1-12、圖1-13所示，發(fā)現(xiàn)噴丸前材料表面狀態(tài)不同，經(jīng)過不同工藝噴丸后表面粗糙度變化趨勢(shì)不同；對(duì)于粗車表面，噴丸后粗糙度值比噴丸前降低，對(duì)精車和拋磨表面，噴丸后粗糙度值增加。

噴丸的強(qiáng)化效果目前還沒有直接的方法進(jìn)行測(cè)量，只能通過控制噴丸過程中的彈丸、壓力、靶距、角度、時(shí)間來實(shí)現(xiàn)，用噴丸強(qiáng)度和覆蓋率兩個(gè)指標(biāo)間接衡量噴丸強(qiáng)化效果，所以噴丸強(qiáng)化過程要作為特殊過程進(jìn)行質(zhì)量控制。

2 噴丸過程的質(zhì)量控制

2.1 噴丸前質(zhì)量控制

噴丸前要進(jìn)行表面檢查，檢查零件表面粗糙度是否符合工藝文件要求，表面無銹蝕油污，零件無毛刺、飛邊；

檢查零件防護(hù)情況，禁噴區(qū)是否按工藝文件要求進(jìn)行了防護(hù)；

檢查阿爾門測(cè)量?jī)x及試片是否符合計(jì)量檢定要求；

檢查丸料種類及硬度是否符合工藝要求，丸料是否按要求進(jìn)行了篩選、處理。

2.2 噴丸過程中質(zhì)量控制

零件首次加工前，首先利用阿爾門試片按給定的噴丸強(qiáng)度及覆蓋率進(jìn)行試噴，繪制噴飽和曲線，確定飽和點(diǎn)，空氣壓力、彈丸流量、工作臺(tái)轉(zhuǎn)速、噴嘴角度、噴嘴移動(dòng)速度、噴嘴到試片表面距離，然后進(jìn)行零件噴丸確定噴丸時(shí)間，最后固化工藝參數(shù)到工藝文件中。

每批次零件加工前進(jìn)行噴丸前校驗(yàn)噴丸參數(shù)；

按工藝文件工藝參數(shù)檢查參數(shù)設(shè)置情況，操作者如實(shí)做好生產(chǎn)記錄。

2.3 噴丸后質(zhì)量控制

每批次零件加工后進(jìn)行噴丸后校驗(yàn)噴丸參數(shù)；

檢查零件噴丸覆蓋率，及試片校驗(yàn)的弧高值；

檢查零件表面丸料清理情況、防護(hù)去除情況。

由于噴丸過程的特殊性，加強(qiáng)零件加工過程的質(zhì)量控制是保證產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵，從而達(dá)到要求的噴丸效果，提高零件機(jī)械疲勞強(qiáng)度。、

參考文獻(xiàn)：

[1]楊永紅，喬明杰，張衛(wèi)紅.噴丸條件對(duì)殘余應(yīng)力場(chǎng)的影響規(guī)律[J]. 中國(guó)表面工程，2009，22（2）：45-48.

[2]閆五柱，劉軍，溫世峰.噴丸過程中的能量轉(zhuǎn)化及殘余應(yīng)力分布研究[J].振動(dòng)與沖擊，2011，30：139-144.

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