劉治國

（海納（天津）彈簧有限公司，天津 300112）

1.噴丸強(qiáng)化的原理和作用

噴丸強(qiáng)化也稱噴丸處理，是以高速運動的彈丸流噴射彈簧的表面，使彈簧表面產(chǎn)生壓縮應(yīng)力來形成了有一定厚度的表面強(qiáng)化層，從應(yīng)力狀態(tài)來看，彈簧的強(qiáng)化層里面得到了較高的殘余壓應(yīng)力，由于材料表面壓應(yīng)力的存在，所以彈簧在承受載荷時能夠抵消一些拉應(yīng)力，從而使彈簧的疲勞強(qiáng)度和使用壽命得到了很大提高。噴丸的強(qiáng)度一般使用單面A型試片以及量具，通過試片上面產(chǎn)生的曲率來衡量。

2.噴丸注意事項

（1）噴丸丸粒的大?。簢娡璧耐枇Ｔ酱螅瑖娡鑿?qiáng)度也就越大，同時噴丸的覆蓋率（被噴丸的零部件丸粒實際沖擊的表面積和受噴表面積之比的百分?jǐn)?shù)）會降低。所以，在保證噴丸強(qiáng)度的同時，盡可能地使用相對比較小的噴丸丸粒。

（2）噴丸丸粒的硬度：丸粒硬度的選取對噴丸強(qiáng)化有很大的影響，當(dāng)噴丸的丸粒硬度比部件硬度高時，它的硬度值的變化不影響噴丸強(qiáng)度：當(dāng)噴丸丸粒的硬度比零部件低時，若噴丸丸粒的硬度降低時，噴丸的強(qiáng)度也同時降低。所以一般選用硬度大于或者等于被需要噴丸零部件表面的硬度。

（3）噴丸速度：一般要求彈丸具有50m/s～84m/s的速度，對于氣噴式要求氣壓為0.4MPa～0.6MPa，對于離心式轉(zhuǎn)輪一般要求轉(zhuǎn)速為2200r/min～3500r/min，隨著噴丸速度的增加，噴丸強(qiáng)度也會增加。

（4）噴丸丸粒的形狀：噴丸丸粒的形狀應(yīng)該是比較規(guī)則的球形，在噴丸強(qiáng)化過程中盡可能地不破損或不破損，如果發(fā)現(xiàn)有破損的應(yīng)必須分離出去，因為形狀破損的丸粒會容易打傷彈簧表面。

（5）丸粒的破碎率：丸粒的破碎率越高，使用的成本就越高，而且產(chǎn)生的粉塵也多，影響車間環(huán)境和操作工的身體健康。相反丸粒的破碎率越低，在噴丸強(qiáng)化過程中能夠很好很長時間的維護(hù)噴丸強(qiáng)度。

3.丸粒材質(zhì)

噴丸強(qiáng)化通常使用的彈丸一般是鑄鋼丸和鋼絲彈丸，還有鋼化玻璃丸等，丸粒的形狀必須是球形，應(yīng)經(jīng)常處理篩選使用中破碎的丸粒，當(dāng)彈簧絲直徑小于2mm時，在噴丸后變形大，滿足不了彈簧尺寸公差要求的情況下，可選用玻璃丸來進(jìn)行噴丸處理，丸粒直徑小于0.5mm。玻璃丸一般用于軍工和航空上的小彈簧表面強(qiáng)化處理。

4.噴丸設(shè)備類型

噴丸強(qiáng)化設(shè)備目前有3種類型：機(jī)械離心式和氣動式以及濕式噴丸強(qiáng)化設(shè)備，主要功能是使噴丸丸粒獲得動能，并使機(jī)械零部件運動，以保證機(jī)械零部件在噴丸過程中獲得規(guī)定的噴丸強(qiáng)度和效果。

5.板簧強(qiáng)化

板簧強(qiáng)化就是讓噴丸丸粒高速沖擊其凹面，以提高使用壽命，組裝完成的板簧還應(yīng)對其進(jìn)行強(qiáng)壓處理，強(qiáng)壓處理時，加載所引起的變形值一般要達(dá)到使用時靜撓度的2～3倍，使整個板簧產(chǎn)生的剩余變形為6mm～12mm，在第二次用同樣載荷加載之后，剩余變形將減少1mm～2mm，第三次加載后，制造較好的板簧就不再有明顯的變形，批量生產(chǎn)時，一般只需做一次強(qiáng)化處理。

6.氣門彈簧噴丸強(qiáng)化

氣門彈簧噴丸強(qiáng)化處理需要噴丸的表面覆蓋率不得小于90%，噴丸的彈簧表面要求必須有很高的表面質(zhì)量，堅決不允許表面有生產(chǎn)過程中所造成的劃痕以及刀具導(dǎo)致的刀痕等表面缺陷，這些表面缺陷通常會成為氣門彈簧工作時應(yīng)力集中地地方和疲勞斷裂源。避免這些問題后我們還應(yīng)該在給氣門彈簧噴丸強(qiáng)化處理時，應(yīng)選用細(xì)小的鋼丸進(jìn)行噴丸，這樣可以改善彈簧表面的質(zhì)量，提高表面強(qiáng)度，使彈簧處于壓應(yīng)力狀態(tài)，從而提高了彈簧的疲勞強(qiáng)度和使用壽命。

7.噴丸設(shè)備的發(fā)展

現(xiàn)在彈簧行業(yè)原材料的種類越來越多，后面的加工工藝和方法也在不斷改進(jìn)，同時各行各業(yè)對機(jī)械零部件的疲勞強(qiáng)度和使用壽命越來越高，需要有更先進(jìn)更智能的強(qiáng)化設(shè)備來實現(xiàn)。目前，更先進(jìn)、程序更精密復(fù)雜、具有同步監(jiān)測控制功能的強(qiáng)化設(shè)備也已廣泛應(yīng)用于彈簧制造業(yè)，實現(xiàn)對工藝參數(shù)的實時監(jiān)測和結(jié)果顯示?？刂葡到y(tǒng)不僅能同步顯示各類監(jiān)測到的工藝參數(shù)，還能讓操作員自己編寫代相關(guān)參數(shù)的程序。給這些程序編上唯一的代碼標(biāo)示，并存儲在系統(tǒng)里，便于以后取出使用。為方便維修人員的日常維護(hù)和設(shè)備出錯時的問題解決，設(shè)備的控制系統(tǒng)還能提供一個指導(dǎo)圖示，列有機(jī)器里所有的進(jìn)口或出口并顯示它們目前情況。這樣便于維修人員快速找到出錯位置，并及時進(jìn)行矯正處理。最新的控制系統(tǒng)還能配合安全需要，讓不同職位的人，系統(tǒng)管理員、工程師、維護(hù)人員、操作員有4級不同的機(jī)器控制權(quán)限。

8.結(jié)論

噴丸強(qiáng)化已是一種高可控性工藝技術(shù)，彈簧制造商和噴丸設(shè)備制造商都意識到這類強(qiáng)化過程像其他精密制造一樣，對工藝的一致性、可重復(fù)性和質(zhì)量要求越來越高。彈簧噴丸強(qiáng)化經(jīng)過這么多年的發(fā)展，逐步進(jìn)入了一個可監(jiān)測、可控制的操作水平，通過該控制技術(shù)發(fā)展來增強(qiáng)噴丸強(qiáng)化控制的精準(zhǔn)穩(wěn)定性，為今后彈簧及機(jī)械部件工作的可靠性提供研究和分析的精準(zhǔn)數(shù)據(jù)。