喷丸强化提升零件性能

作者：维尔贝莱特集团

欢迎访问e展厅 展厅 7 喷涂/清洗/表面工程展厅 PVD涂层设备, 电镀设备, 热镀锌设备, 超声波清洗机, 静电喷粉机, ... 对于汽车上的关键受力零部件，如齿轮、弹簧、离合器、连杆、凸轮轴、曲轴和扭杆等来说，随着用户对其质量和使用寿命要求的不断提高，产品设计已经提升到了安全—疲劳可靠性设计和耐久性损伤容限设计理念水平。以符合减轻重量和提高疲劳强度并行的发展趋势。 这些长期处于交变应力集中载荷下的零件，疲劳断裂是零件发生失效的主要模式。在现有的各种表面改性工艺中，喷丸强化加工技术是行之有效、经济的一种方式，与其他工艺相比，具有成本低廉、效果显著、表面粗糙度低和残余压应力场深等特点。除了能大大改善零件的疲劳性能，还可显著提高应力腐蚀开裂抗力。 工艺原理 喷丸强化是一个冷处理过程，即无数个小圆球（被称为钢丸的介质）连续捶打零件表面。从而产生一个高度压缩力作用下的半球，于是无数凹陷重叠形成均匀的残余压应力层，最终实现延长零件寿命的目的。 很多金属疲劳失效的原因就是拉应力。这些拉应力的产生是由于外部施加的交变载荷或生产过程如焊接、研磨和机加工形成的残余应力。拉应力试图将零件表面拉伸或拉扯，最终导致裂纹的发生。而压应力挤压表层处的晶粒，使该区域的晶粒结构夯实、紧固地结合在一起，从而极大地延缓疲劳裂纹的形成。压应力层下，细纹延展缓慢，因此增加压应力层深度，能有效抑制裂纹发生和发展。而喷丸强化形成的应力是压应力，它能抵消或消减零件表面原来承受的破坏性的拉应力。拉应力越小，零件的使用寿命也就越长。 主要用途 喷丸强化工艺主要用于抗金属疲劳。疲劳载荷周期由成千上万个重复的载荷循环构成，交变载荷形成的拉应力在零件表面起破坏性的拉扯作用。拉应力的减少导致疲劳寿命的增加，如拉应力减少32%，即262MPa，载荷周期寿命可增加300%，即150000次。 强化对于以下两种情况效果特别显著： 1.应力诱导处 应力诱导包括圆角、缺口、跨孔、凹槽和键槽等。强化导入一个高强度、局部压应力，从而抵消这些形状变化引起的拉应力集中。 2.高强度材料 对于高强度材料，压应力与材料的拉伸强度直接关联。材料拉伸强度越高，需要导入的压应力也越大。高强度材料具有较坚固的晶体结构，晶格能抵挡较高程度的挤压，从而能存储更多的残余应力。 所用介质的选择 喷丸强化使用的介质包括圆球状的小钢丸、不锈钢切丝、玻璃珠等，最常用的是铸钢丸。如果不希望零件在强化后表面可能留有一些铁屑斑污，可选择不锈钢材料介质。 处理过的不锈钢切丝，其优点是均匀、一致且高度耐用。比起钢丸，它有更多种不同等级的硬度和尺寸可供选择。 玻璃珠一般小而轻，对于一些精密零件或易损零件，要求非常低的强化强度时，可考虑选择该种介质。 介质硬度也会影响产生的压应力强度。其硬度必须高于或至少等同于待强化零件的硬度，除非进行的只是表面光饰。对于大量有色或非有色金属零件，一般硬度的钢丸（45～52HRC）就可以满足这个标准。 目前，高强度、高硬度材料（50HRC以上）普遍使用于零件制造，促使特殊硬度钢丸的普遍使用（55～62HRC）。 (end)

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