弹簧喷丸强化技术
弹簧喷丸
喷丸强化对不同材料零件的作用高强度钢有喷丸强化引入的残余压应力是最终拉应力强度的一个百分比，该比率随着零件材料本身强度/硬度增加而增加。
高强度/硬度的金属更脆，且对表面缺陷更敏感。
对其进行喷丸强化，能让这些高强度金属可以应用在易发生疲劳的工作条件下。
飞机起落架通常设计的疲劳强度为300 ksi (2068 MPa)，结合喷丸强化。
图2-1显示了喷丸强化与高强度金属应用的关系。
没经过喷丸强化的，机加工后的钢制零件在硬度为30 HRC.左右能取得最佳的疲劳属性。
如材料强度/硬度超过这个水平，其疲劳强度会由于对表面缺口的敏感性和脆性增加而降低。
通过导入的压应力，疲劳强度与增加的强度/硬度成比率提高。
当材料硬度为52 HRC，强化后的疲劳强度可达144 ksi (993 MPa)，比未经过强化的同样材料抗疲劳强度增加了2倍多利用喷丸强化改善高强度/硬度零件的典型应用包括对扳手和冲击工具等。
此外，表面的浅刮痕对于经过喷丸强化的高强度钢的疲劳强度影响不大，而对于未经强化的则破坏性很大。
渗碳钢渗碳和渗氮都是热处理过程，能让钢表面具有非常高的硬度。
通常在55~62 HRC。
渗碳钢强化的好处在于：●在~200 ksi (1379 MPa)或更高的高应力水平下，能提供卓越的疲劳属性●减少表面晶格间因氧化而造成渗碳异常情况对于完全渗碳和渗氮处理过的零件，要取得最佳的抗疲劳属性，建议使用硬度为55-62 HRC 的丸料。
脱碳脱碳是在热处理过程，铁合金表面碳含量减少。
脱碳会降低高强度钢(240 ksi, 1650 MPa 或以上)的疲劳强度70-80%；能降低低强度钢(2140-150 ksi, 965-1030 MPa)的疲劳强度45-55%。
脱碳对于疲劳属性的破坏力与脱碳层深度并无特别的关系。
脱碳层在0.003英寸深度，其破坏力与0.030英寸深度是一样的。
强化工艺被证实为一种有效的方法，能恢复大部分由于脱碳过程损失的疲劳强度。
喷丸处理的优点及丸粒选择
喷丸时丸粒大小选择弹簧进行适当的喷丸强化处理后，其许用应力和疲劳寿命均提高．喷丸强化后弹簧钢丝表面产生一层残余压应力，从而可改变弹簧的工作性能，延长弹簧使用寿命·喷丸强化的目的是用最大程度的压应力使金属表面获得最小的变形．在这一过程中需要控制的变量主要是喷丸时间，弹丸速度及弹丸直径．经喷丸强化处理后可大大减少由于金属表面的凹坑．刻痕、接缝等缺陷所引起应力集中的不利影响．但喷丸强化并不能治愈金属内部的缺陷，却会使作用在金属内部的净抗拉应力减弱．因此它的不足之处是，在给定的工作条件下可能会引起弹簧的断裂，但这种可能性很小·如果喷丸不足，就达不到弹簧的最大使用寿命，从而不得不选用大直径的钢丝或优质材料．相反，如果喷丸过多，却会使变形的表面实际成为缺陷·如果喷丸强化过于剧烈而强化层深度又设能达到大部分的金属表面缺陷的深度，同样也会使表面形成缺陷。
在对压缩弹簧进行喷丸强化时，所选用的丸粒直径一般为钢丝直径的5%~40%。
而簧圈间的间隙越小，所选的丸粒直径也就越小·这样才能保证丸粒到达弹簧的内部。
同时，使用的丸粒的数量也是很重要的，通常用较少的丸粒喷射可获得最好的疲劳特性。
并能够在金属表面形成一层最佳的覆盖层而不会产生大的表面缺陷。
喷丸处理是以高度弹丸流喷射到弹簧表面，使表层产生塑性变形，从而形成一定厚度的表面强化层。
大量弹丸在压缩空气的推动下，形成高速运动的弹丸流不断地向弹簧表面进行喷射，无数个弹丸不断的锤击弹簧表面，从而使金属晶体发生了晶粒破碎、晶格歪扭及高密度位错，在一定的时间内，以冷加工的形式使弹簧表面的金属材料发生塑性变形，造成重叠的塑性变形，在形成凹坑的过程中会产生压应力并拉伸表面，然而这一变化过程被试件内部未变形的部分所阻挡。
于是在试件表层和靠近表面处形成了残余压应力。
量化喷丸强化的效果和质量的指标主要有喷丸覆盖率、喷丸强度和喷丸后试件的表面粗糙度值。
影响喷丸强度的工艺参数有；弹丸直径、弹丸流量、弹丸速度、喷丸试件等。
压缩弹簧喷丸强化与处理方法
压缩弹簧喷丸强化与处理方法圆簧，由于其螺旋几何形状，因以对其的强化作业要比平表面的板簧强化困难些。
另外，还必须严格评估圆簧横切面的强化效果，从而充分了解圆簧抗疲劳断裂的抗力大小。
圆簧被一个个单独地经一连续输送链系统送入抛丸室，抛丸室内装有一组平行辊道，强化的同时，辊道不停滚动，带动圆簧边旋转边前行。
这样旋转的通过方式能让高速丸流通过圆簧各个环圈间，打到里圈的金属表面上，那里恰恰是圆簧应力最集中的部位。
对于产能要求高的应用，可选择一种能同时喷两个圆簧的强化设备。
最新的研发结果，是在原来抛丸强化设备基础上，结合入多个喷嘴，用于对圆簧特定区域(应力集中取悦)更目标明确、火力集中的喷丸处理。
板簧强化可利用一种连续通过式抛丸强化设备对板簧进行一个接一个单独的强化处理，让板簧几何凹面曝露在高速丸流下。
典型的机型是包括一个抛头用于抛射板簧顶部，侧边装一个抛头，同时喷板簧左右侧面。
这套标准款板簧强化设备的通过速度是10英尺/分钟，如需要更高的产速，则可增加抛头数量，调节电机频率。
在工作条件下，板簧会重复受到单向弯曲应力影响，因此有时是被应力强化的。
在强化过程中，就模拟板簧在以后使用过程中会受到“应力强化”的情况，让它在承受负荷的方向上施与一个“静态应力”的同时，对其进行喷丸强化。
强化完毕后，释放该外加的静态应力。
实验证明，应力强化比常规强化能更进一步延长板簧的使用寿命。
悬架弹簧强化归功于高应力轻量化设计，近年来悬架弹簧重量大大降低，新车型悬架弹簧的应力>1000Mpa非常常见。
弹簧在如此高应力下服役，已经超过材料可以承受的极限，所以必须辅之以其它的强化手段(如抛/喷丸)。
主机厂商对汽车悬架弹簧采用非常严格的试验标准，最长的1项试验周期长达70天(10周)，其原应在于在高应力条件下工作的悬架弹簧，一旦表面受到应力腐蚀即产生腐蚀疲劳失效，断裂后的弹簧端口倘若戳破轮胎将有可能造成重大的安全和人身事故。
抛/喷丸是悬架弹簧最有效的强化手段，高应力弹簧经过适当的喷丸之后疲劳寿命可以提高5倍以上，悬架弹簧的抛/喷丸目前大都使用钢丝切丸，工艺上多次喷丸(不同丸粒直径)普遍应用。
喷丸
喷丸喷丸处理也称喷丸强化，是减少零件疲劳，提高寿命的有效方法之一，喷丸处理就是将高速弹丸流喷射到弹簧表面，使弹簧表层发生塑性变形，而形成一定厚度的强化层，强化层内形成较高的残余应力，由于弹簧表面压应力的存在，当弹簧承受载荷时可以抵消一部分抗应力，从而提高弹簧的疲劳强度。
喷丸是用来清除厚度不小于2mm的或不要求保持准确尺寸及轮廓的中型、大型金属制品以及铸锻件上的氧化皮、铁锈、型砂及旧漆膜。
是表面涂(镀)覆前的一种清理方法。
广泛用于大型造船厂、重型机械厂、汽车厂等。
喷丸强化是一个冷处理过程，它被广泛用于提高长期服役于高应力工况下金属零件，如飞机引擎压缩机叶片、机身结构件、汽车传动系统零件等的抗疲劳属性。
喷丸强化，是在一个完全控制的状态下，将无数小圆形称为钢丸的介质高速且连续喷射，捶打到零件表面，从而在表面产生一个残余压应力层。
因为当每颗钢丸撞击金属零件上，宛如一个微型棒捶敲打表面，捶出小压痕或凹陷。
为形成凹陷，金属表层必定会产生拉伸。
表层下，压缩的晶粒试图将表面恢复到原来形状，从而产生一个高度压缩力作用下的半球。
无数凹陷重叠形成均匀的残余压应力层。
最终，零件在压应力层保护下，极大程度地改善了抗疲劳强度，延长了安全工作寿命。
喷丸又分为喷丸和喷砂。
用喷丸进行表面处理，打击力大，清理效果明显。
但喷丸对薄板工件的处理，容易使工件变形，且钢丸打击到工件表面（无论抛丸或喷丸）使金属基材产生变形，由于Fe3o4和Fe2o3没有塑性，破碎后剥离，而油膜与基材一同变形，所以对带有油污的工件，抛丸、喷丸无法彻底清除油污。
在现有的工件表面处理方法中，清理效果最佳的还数喷砂清理。
喷砂适用于工件表面要求较高的清理。
但是我国目前通用喷砂设备中多由铰龙、刮板、斗式提升机等原始笨重输砂机械组成。
用户需要施建一个深地坑及做防水层来装置机械，建设费用高，维修工作量及维修费用极大，喷砂过程中产生大量的矽尘无法清除，严重影响操作工人的健康并污染环境。
《航空发动机维修技术》——课件：喷丸强化工艺
图2. 10自动喷丸机
喷丸强化工艺
喷丸设备及工艺流程
喷丸前 的检查 与准备
喷丸前 对非喷 丸区的 保护
喷丸工 艺参数 的确定
模拟件 的试喷
零件的 喷丸
喷丸后 的清理
图2. 14喷丸强化工艺流程图
喷丸强化工艺
喷丸后处理要求
① 通常情况下，喷丸后的零件表面不允许以任何方式进行表面去层加工。 ② 当喷丸后的零件表面因配合装配或表面处理工序等要求而需要进行表面切
《航空发动机修理技术》
喷丸强化工艺
喷丸后处理要求
④ 不允许采用喷丸以外的其他机械方法对喷丸强化件进行校形；当机械校形 不可避免时，校形后应重新喷丸。
⑤ 对于高温合金零件（如压气机叶片、压气机盘、涡轮叶片、涡轮盘等）， 喷丸零件的加热温度不应超过该零件在服役条件下的工作温度。
⑥ 零件的喷丸区内不允许做硬度试验。 ⑦ 精加工件在喷丸之后，应采取防护处理，以防表面损伤。
削加工时，只允许釆用布磨或研磨去层。去层深度不应超过残余压应力层 深度或喷丸强度的1/10~ 1/5;
喷丸强化工艺
喷丸后处理要求
③ 对于铝合金、钛合金及抗拉强度低于1400MPa的结构钢，去层深度应不超 过1/5；对于高强度钢则不应超过1/10。对于抗拉强度超过1400MPa的结构 钢，去层深度应不超过l/10。对于燃气涡轮发动机叶片，只允许釆用振动 光饰去层。
③ 对铝合金、钛合金、高温合金、铝基复合材料等 零件，宜采用陶瓷弹丸或玻璃弹丸；若采用铸钢 弹丸或切制钢丝弹丸，喷丸后应进行清理。
④ 对薄壁低强度零件，宜釆用玻璃弹丸或陶瓷弹丸。
喷丸强化工艺
弹丸的选择原则 依据零件的材料、结构特征和喷丸强度等选择弹丸，主要原则如下：
喷丸强化技术
精选课件
20
激光喷丸（LY2合金）
喷
精选课件
21
马壮, 等. 特种加工技术与装备，10（2007）36.
激光喷丸（6061-T6合金）
精选课件
22
周建忠, 等. 中国激光，38（2011）0703009-1.
激光喷丸（6061-T6合金）
精选课件
23
周建忠, 等. 中国激光，38（2011）0703009-1.
应用： 1）黑色金属零件：铸钢丸、铸铁丸或玻璃丸； 2）有色金属和不锈钢零件：玻璃丸或不锈钢丸。
精选课件
7
第三节 喷丸强化应用及研究
目的：细化晶粒，提高性能。
流变区
过渡区
Al-Si合金喷丸处理后断面结构
李慕勤, 等. 材料精表选面课工件程技术，2010.
8
材料：2024-T351铝合金板材
精王选明课涛件 , 等. 航空制造技术，5（2012）92.9
二次喷丸： 铸钢丸+玻璃丸
精选课件
14
王欣, 等. 材料保护，44（2011）9.
2124-T851铝合金喷丸
精选课件 王欣, 等. 材料保护，44（2011）159.
Al-Zn-Mg合金高能喷丸
样品在真空炉中固溶处理（480℃，60min）， 直径8mm的不锈钢弹丸
李茂林. 中国精选表课面件工程，20（2007）18.
0.1-0.8 mm
精选课件
3
硬化层内产生的两种变化
（1）形成高密度位错，其 在随后交变应力及温 度的作用下逐渐排列 规则，呈现多边形， 在硬化层内形成了更 小的亚晶粒；
（2）形成了高的宏观残余 压应力。
精选课件
4
针对弹簧材料的几种实用喷丸技术
针对弹簧材料的几种实用喷丸技术弹簧材料的几种实用喷丸技术的探讨姜传海1 邱锋21-上海交通大学材料学院，2-大奇金属磨料有限公司摘要：针对弹簧材料，分别进行一次喷丸、二次喷丸、变温热喷丸及预应力热喷丸的试验研究。
结果表明，二次喷丸工艺能够适当降低零件表面粗糙度，同时又能提高表层的残余压应力以及获得组织结构的改性。
预应力热喷丸可以获得更高的残余压应力场及形变组织的改性。
关键词：弹簧喷丸，残余应力，组织结构改性，表面粗糙度1、前言弹簧是工程机械的关键基础零件，其质量的优劣直接影响着整机的性能。
近十余年来，弹簧制造行业在生产规模和产量方面均获得了极大的发展，但弹的表面强化工艺与其工艺优化的若干问题，仍需深入研究。
弹簧的表面喷丸强化，可以有效提高材料的疲劳断裂抗力。
改换优质弹簧原材料虽然可提高弹簧疲劳强度，但会导致弹簧的成本提高，且其效果有时还不如低成本的表面强化处理给出的效果大。
然而，弹簧制造业目前虽采用表面喷丸强化工艺，但实际上没有能使弹簧获得应达到的优化残余压应力场，更甚者在某些情况下弹簧喷丸处理实际是形如虚设。
本文将针对传统汽车板簧材料，拟开展几种实用的喷丸工艺试验研究，包括一次、二次喷丸、变温热喷丸及预应力热喷丸，同时还进行表面粗糙度测量、喷丸残余压应力场及衍射半高宽等测定。
2、材料及试验方法弹簧材料牌号为60Si2Mn，热处理工艺870℃油淬火以及430℃回火，调质后的材料硬度约HRC50。
一次喷丸，利用气动喷丸机，φ0.6mm钢丝切丸，0.45Amm喷丸强度。
-1-二次喷丸，喷丸机和弹丸同上，第1道喷丸工序0.45Amm，第2道喷丸工序0.15Amm，两次喷丸的弹丸介质不变，其中第1道喷丸工序主要用于强化，第2道喷丸工序目的在于提高外表层残余压应力与降低喷丸表面的粗糙度。
变温热喷丸，喷丸机和弹丸同上，先将弹簧预热至280℃，取出弹簧立即进行喷丸，喷丸强度为0.45Amm，喷丸过程中弹簧逐渐降温至室温状态，实际是经历热喷丸和室温喷丸两个过程。
弹簧的喷丸处理技术
弹簧的喷丸处理技术
喷丸
喷丸或喷丸也被称为喷丸。
它是提高机械零件疲劳寿命的有效方法之一，在弹簧制造中得到了广泛的应用。
抛丸是用高速弹丸喷向弹簧表面，使弹簧表面发生塑性变形，从而形成一定厚度的表面强化层。
从应力状态看，补强层中形成较高的残余压应力。
由于材料表面上的残余压应力，当弹簧承受可变载荷时，它可以抵消可变载荷下的最大拉伸应力的一部分，从而提高弹簧的疲劳强度。
从组织的角度来看，强化层中形成了极高密度的位错。
在随后的应力、温度或二者的共同作用下，位错逐渐有序排列，形成多边形，即在增强层中逐渐形成较小的位错。
子粒度（子结构）。
由于表面层的冷硬化，它也有提高疲劳强度的作用。
此外，喷丸可以消除弹簧表面的缺陷（小缺陷、脱碳），降低应力集中等，从而消除或减少疲劳源。
喷丸可以减少或增加表面粗糙度。
表面粗糙度的增加不利于疲劳强度的提高。
因此，无论如何，应避免由于喷丸处理而导致表面粗糙度显著增加。
过程弹丸加工参数包括弹丸材料、弹丸尺寸、弹丸硬度、弹丸速度、弹丸流量、弹丸角度、弹丸时间、喷枪或离心轮到弹丸表面的距离。
合理选择这些工艺参数可以达到良好的喷丸效果。
喷丸处理
喷丸处理喷丸处理也称喷丸强化，是提高零件疲劳寿命的有效方法之一，喷丸处理就是将高速弹丸流喷射到弹簧表面，使弹簧表层发生塑性变形，而形成一定厚度的强化层，强化层内形成较高的残余应力，由于弹簧表面压应力的存在，当弹簧承受载荷时可以抵消一部分抗应力，从而提高弹簧的疲劳强度。
喷丸是用来清除厚度不小于2mm的或不要求保持准确尺寸及轮廓的中型、大型金属制品以及铸锻件上的氧化皮、铁锈、型砂及旧漆膜。
是表面涂(镀)覆前的一种清理方法。
广泛用于大型造船厂、重型机械厂、汽车厂等。
喷丸强化是一个冷处理过程，它被广泛用于提高长期服役于高应力工况下金属零件，如飞机引擎压缩机叶片、机身结构件、汽车传动系统零件等的抗疲劳属性。
喷丸强化，是在一个完全控制的状态下，将无数小圆形称为钢丸的介质高速且连续喷射，捶打到零件表面，从而在表面产生一个残余压应力层。
因为当每颗钢丸撞击金属零件上，宛如一个微型棒捶敲打表面，捶出小压痕或凹陷。
为形成凹陷，金属表层必定会产生拉伸。
表层下，压缩的晶粒试图将表面恢复到原来形状，从而产生一个高度压缩力作用下的半球。
无数凹陷重叠形成均匀的残余压应力层。
最终，零件在压应力层保护下，极大程度地改善了抗疲劳强度，延长了安全工作寿命。
喷丸又分为喷丸和喷砂。
用喷丸进行表面处理，打击力大，清理效果明显。
但喷丸对薄板工件的处理，容易使工件变形，且钢丸打击到工件表面（无论抛丸或喷丸）使金属基材产生变形，由于Fe3o4和Fe2o3没有塑性，破碎后剥离，而油膜与基材一同变形，所以对带有油污的工件，抛丸、喷丸无法彻底清除油污。
在现有的工件表面处理方法中，清理效果最佳的还数喷砂清理。
喷砂适用于工件表面要求较高的清理。
但是我国目前通用喷砂设备中多由铰龙、刮板、斗式提升机等原始笨重输砂机械组成。
用户需要施建一个深地坑及做防水层来装置机械，建设费用高，维修工作量及维修费用极大，喷砂过程中产生大量的矽尘无法清除，严重影响操作工人的健康并污染环境。
喷丸强化预防汽车零件扭转疲劳
书山有路勤为径；学海无涯苦作舟
喷丸强化预防汽车零件扭转疲劳
扭转疲劳
扭转疲劳也是一种可通过抛丸/喷丸强化来有效克服的失效形式，
因为其拉应力集中在工件表面。
扭转载荷产生的应力可在水平方向也可以是垂直方向，而最大拉应力则发生在与零件水平轴成45度的方向。
低强度材料则容易在垂直剪切面处由于扭转疲劳而发生失效断裂。
那是因为它们对于剪切力的承受性弱于对拉伸力的承受性。
高强度材料则最容易在与工件水平轴成45度的方向发生失效断裂，那是因为它们对于拉伸力的承受性弱于对剪切力的承受性。
压缩弹簧
压缩弹簧受高交变载荷作用且最大应力多发生在弹簧材料的表层，
所以抛丸/喷丸强化也是提高压缩弹簧疲劳强度的理想工艺。
弹簧材料在
轧制、拉拔、卷制和压缩过程中造成拉应力。
除了服役后处于高交变载荷的工况条件，卷制工艺本身会使弹簧内圈形成破坏性的拉应力。
抛丸/喷丸强化导入一个反作用的压应力，是表面转变成残余压力
层，强度约150 ksi (1035 MPa).。
这是弹簧极限拉伸强度(UTS)的60%，其结果实现了弹簧疲劳寿命延长到500,000次载荷作用次数，而不发生失效。
专注下一代成长，为了孩子。
弹簧喷丸强化技术规范
弹簧喷丸强化技术规范1.范围本标准适用于以提高和改善弹簧疲劳强度与应力腐蚀断裂强度为目的的喷丸强化工艺技术。
包括：圆柱螺旋压缩弹簧和汽车钢板弹簧，其它弹簧的喷丸处理可参照使用。
本标准规定了圆柱螺旋压缩弹簧（简称圆簧）和汽车钢板弹簧（简称板簧）喷丸强化的适用范围、术语、喷丸介质的要求、试片、试片夹具和弧高度测具、技术要求、检验规则与试验方法等。
2.规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。
凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘3.6弧高度曲线在其他的喷丸强化工艺参数不变的条件下，同一类型的试片分别各自接受不同时间的喷丸，获得一组弧高度值f随喷丸时间t（或喷丸次数）变化的数据，由这组数据在弧高值-时间坐标上绘制出的曲线，叫做弧高度曲线。
3.7喷丸强度任何一组工艺参数下的弧高度曲线上只存在一个饱和点，过此饱和点弧高度值随喷丸时间而缓慢增高。
在一倍于饱和点的喷丸时间下，弧高值的增量不超过饱和点处弧高值的10%，饱和点处的弧高值就定义为该组工艺参数的喷丸强度。
3.8表面覆盖率受喷零件表面上弹坑占据的面积与受喷表面总面积的比值，称为表面覆盖率（简称覆盖率），通常以百分数表示。
3.10普通喷丸（自由喷丸）??弹簧在无任何外力作用和常温下自由接受喷丸强化处理。
3.11应力/应变喷丸弹簧在恒定的外力作用下接受喷丸强化处理。
3.12多级喷丸弹簧接受数次（通常1至3次）喷丸强化处理。
4.喷丸强化原理喷丸强化工艺是利用高速运动的弹丸流对金属表面的冲击而使表面产生循环塑性应变层，由此导致该层的显微组织发生有利的变化并使表层引入残余压应力场。
表层的显微组织和残余压应力场是提高金属材料及其弹簧的疲劳（包括微锐角的或呈长针状的弹丸，铸造丸中含有沙眼和气孔的弹丸以及尺寸超出规定规格的弹丸，均称为不合格弹丸。
合格弹丸形状图1-1合格弹丸形状不合格弹丸形状ａ）呈长针状、沙眼和气孔的弹丸????????????ｂ）尖锐角的弹丸图1-2不合格弹丸形状图1弹丸形状是用70中的要求，A型试片适用于中强度范围；N型试片适用于低强度范围；C型试片适用于高强度范围。
弹簧材料的热处理技术
弹簧材料的热处理技术都有哪些弹簧其实就是一种需要靠自身的特性来进行工作的一种常见的零件。
由于是利用弹性材料制成的部件一般会在外力的作用下发生变形，并在去除外力后恢复其原始状态，通常由弹簧钢制成。
弹簧类型复杂多样。
它们分为螺旋弹簧、螺旋弹簧、板簧、异形弹簧等。
弹簧材料的选择应根据弹簧载荷特性、应力状态、应力大小、工作温度、环境介质、使用寿命、导电和磁性要求、工艺性能、材料来源、价格等因素来确定。
在确定材料的截面形状和尺寸时，应优先考虑国家标准和部颁标准中规定的系列尺寸，并尽可能避免非标准系列材料。
中小型弹簧，特别是螺旋拉伸弹簧，应优先选用强化钢丝、铅浴等温冷拉钢丝和油淬回火钢丝，它们比普通调质钢丝具有更高的强度和更好的表面质量，更高的疲劳性能，加工简单，工艺性好，质量稳定。
弹簧热处理强化技术一、弹簧材料的热处理技术都有哪些？（1）保护气氛热处理：中国对弹簧、油淬回火钢丝和钢丝直径小于15毫米的回火钢丝进行保护性大气热处理。
保护气氛热处理可以消除表面脱碳和氧化，提高材料的表面质量。
（2）感应加热或保护气氛感应加热热处理：这一过程通常在螺旋弹簧形成之前在金属丝上进行。
一些弹簧工厂将钢丝热处理与弹簧制造结合起来，以降低成本。
感应加热处理强化效果好，感应加热速度快，有利于细化晶粒，减少表面脱碳，能充分发挥和提高材料的强度和韧性。
（3）表面氮化热处理技术：近年来，高应力气门弹簧或其他高应力离合器弹簧也采用了表面氮化技术，以实现可靠的疲劳寿命。
更先进的技术是低温气体渗氮。
渗氮温度一般为(450 ~ 470)℃，气体渗氮时间为(5 ~ 20)小时。
弹簧喷丸强化工艺（4）组合喷丸技术：组合喷丸通常也称为多重喷丸工艺。
最经济的方法是使用二次喷丸。
这是通过用不同直径的射弹喷丸来实现的。
较大的颗粒首次用于获得残余压应力和表面光洁度。
（5）应力喷丸技术：应力喷丸也是一种相对经典的喷丸工艺，只是因为它难以应用于大规模生产，但近年来，由于应力喷丸设备的快速发展，它在大规模生产高应力汽车悬架弹簧方面取得了很大进展。
弹簧喷丸强化技术运用
弹簧喷丸强化技术运用很早之前，一片轿车钢板弹簧热处置后，工匠们就会不断地用锤子连续击打、捶击它。
那时候工匠们并不理解他们这么做的作用会让板簧的运用寿命延伸6倍，而现在，这一现实已被工程师们充分晓得。
这一强化技术技术相同适用于圆柱螺旋弹簧（圆簧），扭杆，旨在不阀门弹簧一样程度前进和改善弹簧疲乏强度与应力腐蚀开裂强度。
其他一些飞机和轿车零部件，如连杆、曲轴、摇臂、行星齿轮、齿轮圈、航空发动机叶片、起落架、传动轴都将强化工序作为生产过程的必要过程，且拟定了严厉的技术标准。
先简略解释一下零件在强化后会发生哪些改动？一、强化技术的原理强化技术是运用高速运动的弹丸流对金属表面的冲板簧击而使表面发生循环塑性应变层，由此致使该层的显微组织发生有利的改动并使表层引进，剩下压应力场。
表层的显微组织和剩下压应力场是前进金属材料及其弹簧的疲乏开裂和应力腐蚀开裂抗力的两个强化要素，以前进弹簧的可靠性和耐久性。
强化是个“冷处置”技术，有别于金属零件在高温下的热加工处置。
压应力密封圈弹簧层一般延伸到材料表面下0.005”到0.030”深处。
如有必要，也可通过改动技术参数，如丸料标准、喷/抛射速度、喷/抛射角度、喷/抛射时间等来将压应力层延伸深度增大。
评价强化效果的两个重要参数是强度和覆盖率。
覆盖率（100%.200%或更大）主要是依托目测，而强度则需用代表性的弹簧钢试片进行测量（即阿尔门试片）二、强度测量零件校对东西（PVT）,计划用来将试片固定于一些特定方位，在这些方位的试片可模仿零件有强度需要且有必要进行强度检测的区域方位。
依据不一样运用，强度规模从0.015-0.030（在N等级上）。
三、弹簧强化设备类型1、离心式叶片抛丸强化设备2、气动喷嘴式喷丸强化设备前者的利益是速度快、产量高，比照适用于板簧、圆簧等产能需要高的零件之强化处置，它能在较短的时间里抛射到更多的区域，以及让被喷部位更快抵达丰满强度。
•一种连续链式输送系统的抛丸强化设备适用于板簧强化，多个抛头对准板簧的上表面，及左右周围面进行抛射•一种带指轴的连续通过式抛丸强化设备适用于圆簧强化，在抛丸室里有一个旋转辐轮，股动圆簧边旋改变通过，在此过程中，多个抛头对准其进行抛丸强化。
喷丸强化原理
喷丸强化原理嘿，朋友们！今天咱来聊聊喷丸强化原理，这可真是个有意思的事儿呢！你看啊，喷丸强化就好比是给材料来一场特别的“按摩”。
想象一下，无数个小小的弹丸像一群小精灵一样，欢快地冲向材料的表面。
它们噼里啪啦地一顿敲打，这可不是瞎捣乱哦，这是在给材料做强化呢！这些弹丸撞击材料表面的时候，就好像是小拳头在给它捶打。
这一捶打可不得了，会让材料表面产生一些变化。
就像是我们锻炼身体，肌肉会变得更结实一样，材料经过喷丸强化后，它的性能也会变得更棒！比如说，它的疲劳寿命会延长。
这就好比是一个人，原本可能跑几步就累得不行了，但是经过锻炼后，就能跑更长的距离还不觉得累。
喷丸强化后的材料也是这样，能更持久地工作，不容易出问题。
而且啊，喷丸还能让材料表面变得更硬。
这就像是给材料穿上了一层坚硬的铠甲，让它更能抵御外界的冲击和磨损。
这样一来，那些可能会伤害到它的东西，碰到这坚硬的表面也得无功而返。
那喷丸强化是怎么做到这些的呢？这就得说说那些弹丸的神奇作用啦。
它们撞击材料表面时，会产生一些微小的变形，这些变形会让材料内部的组织结构发生变化。
就好像是原本松散的沙子，被压实了一样，变得更加紧密和坚固。
还有哦，喷丸强化还能消除材料内部的一些残余应力。
这就好比是给材料做了一次放松疗法，让它不再那么紧张，能更好地发挥自己的性能。
在实际应用中，喷丸强化可太重要啦！像汽车零件、飞机部件，这些对性能要求很高的东西，很多都要经过喷丸强化处理呢。
不然，它们怎么能在那么恶劣的环境下可靠地工作呢？你说，喷丸强化是不是很神奇？它就像是一个默默工作的小魔法师，让材料变得更强大、更耐用。
所以啊，可别小看了这小小的喷丸强化技术，它可是为我们的生活和各种工业领域做出了很大的贡献呢！总之呢，喷丸强化原理就是这么个有趣又实用的东西，它让材料变得更优秀，让我们的生活更有保障！。
试论长深孔、弯曲类零件内孔喷丸强化技术
试论长深孔、弯曲类零件内孔喷丸强化技术喷丸技术的应用范围相当广泛，航空航天、汽车等领域都有所涉猎，最为突出的就是飞机制造。
起落架结构是在制造飞机时必须高度重视的内容，该结构主要是利用喷丸强化技术开展作业。
因喷丸技术的影响，抗弯曲疲劳、抗腐蚀疲劳以及抗微动磨损等各方面能力都有所改善。
一般金属材料表面在改性时都会利用喷丸强化技术。
利用喷丸技术作业后会产生内部压缩残余应力，该应力永久存在，可将裂纹产生和发展的可能性降低至最小范围。
一、应用柔性内孔喷丸装置的价值我国在内孔喷丸装备上还是存在一定不足，数量较少，无法满足适合长径比的需求。
传统喷枪在时代发展与变化中逐渐暴露弊端，无法达成喷丸提出的多样化目标与需求，因此，针对柔性内孔喷丸装置展开的探究具有十分重要的意义与价值。
主要通过加大改革与创新力度的方式，满足内孔喷丸在作业中提出的多样化要求。
其中最具代表性的零件就是小长径比、弯曲类零件。
柔性内孔喷丸装置在真正喷丸过程中，可充分发挥自身在柔性喷嘴结构方面占据的优势。
弯曲管状零件是柔性喷嘴开展喷作业的主要对象。
针对上述零件开展的喷丸作业，不仅可提升喷丸整体强度，也可改善其覆盖率较差的问题，顺利排出内腔弹丸。
柔性喷丸装置带有极强的系统性，由多个部件组合而成，分别为柔性接头、喷嘴、喷枪以及快速定位块等。
在航空航天领域，该装置的应用范围不断拓宽。
在改善传统工艺不足方面发挥的作用至关重要。
强度失稳以及覆盖率较差，始终是制约传统喷丸强化作业的重大问题，这些不足都可借助柔性喷丸装置得以完善。
二、深入探究喷丸工艺以及参数1.弹丸直径与喷丸工艺之间的联系弹丸是一种介质材料，具有实心的特征，通常体现为球形或者圆柱形。
喷丸强化工艺是弹丸应用的主要范围，注意圆柱形不存在任何棱角。
在开展喷丸作业之前，需要确定各个细节与参数，首先结合生产需求以及实际情况恰当选择弹丸类型。
然后综合考虑多方面内容，确定弹丸的硬度与弹丸的直径。
从理论角度来说，在弹丸硬度与弹丸直径不断增加的背景下，最大压应力值也会有所改变，残余压应力层的深度在原有基础上呈现出不断增加的状态。
喷丸强化技术概论
1967年，美国工程师学会汇编并出版了《喷 丸手册》。
另外，美国空军颁布的规范(MIL-STD-1587) 中规定，凡强度超过400MPa钢锻件，都必需进 行喷丸强化。
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与其它表面强化工艺相比,喷丸强化工艺不 仅具有操作简便、成本低廉、适应性广和强化 效果显著等一系列优点。
D) 根据疲劳寿命对比试验结果,确定被移植零 构件的喷丸强度，图中喷丸强度PIc即零件适 宜的喷丸强度。
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3、特殊喷丸工艺
A) 二次喷丸
采用二次或多次喷丸工艺,每次的喷丸工艺参数 各不相同，目的是改变零件表层残余应力场以 及表面粗糙度等。
B) 热喷丸
材料在加热状态下进行喷丸，由于此时材料塑 性好，可以产生更深的残余压应力层。
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2、组织强化
喷丸应变层内的组织结构,包括位错密度及形态 、晶粒形状、亚晶粒尺寸、相转变等方面均发 生变化。
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对于多数材料,喷丸应变层内的位错密度增高 、晶体点阵畸变增大，亚晶粒细化。
这些因素，都可以阻碍疲劳裂纹在材料表面 和次表面的萌生，延长疲劳裂纹成核寿命。
工件弹丸工件弹丸喷丸过程中弹丸反复打击材料的表面最终在材料表面附近造成一塑性变形层即强化层的深度其深度为0108mm强化层合理利用引入表面塑性变形层的1残余压应力场应力强化2变形显微组织组织强化3残余奥氏体向马氏体转变相变强化可以改善材料疲劳及应力腐蚀抗力需要说明即使是精加工后的表面仍然存在着加工的刀痕往往是疲劳裂纹的起源
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汽车钢板弹簧喷丸强化处理后应力分析
压 力 喷 丸 的特 性来 最 大 程度 施加 残 余 压应 力 ， 以
达 到防止疲 劳皱纹 产生 的 目的 。
同时 ， 要控 制好 最大 残余 压应力 的数 值 ， 因为
当其数值过 大时 ， 会造成 弹簧 内部 的残余 压应力过 高， 从 而造成弹簧性能减弱 ， 不利于弹簧 的工作 。所
图 ３ 普 通喷 丸与预 应 பைடு நூலகம்喷 丸残 余应 力沿 深度 方 向分布
以， 系统性能是 由多种 因素共 同决定的 ， 要参考相应
３ 分 析 与讨 论
为 保 证 钢板 弹 簧 的疲 劳性 能 ， 必须 采 用 喷 丸 强化 处 理 。喷丸 工艺有 自由喷丸 与预 应力 喷丸 两 种 。 自由喷 丸虽 然能够 在钢 板 弹簧表 层形 成残余 压应 力 ， 但 在 高工 作 应力 工 况下 对 于疲 劳寿 命 的 影 响并 不 大 。在相 同 工作 环 境 下 ， 预 应力 喷 丸 与
层 残余 压 应 力 时 ， 残余 应 力外 施 脉 动应 力处 于 最 大 幅值 时 的应力 以及 二者 迭加 合应 力沿 层深 ｚ分 布示 意于 图４ ｂ 所示 。 内部疲劳极 限理论计算得 出 ， 表面疲劳极 限Ｏ ｆ ． 。 与 内部 疲 劳极 限 两 者之 间存 在某 种 比例 关系 ：
２ ． ２ 钢板弹簧预应力强化喷丸
２ 钢板弹簧应力实验
２ ． １ 国内外钢板 弹簧残余应力测量结果 利用 ｘ射线 应 力仪 对钢 板 弹簧试 样 进 行残 余
在 制 造 钢 板 弹簧 时 ， 大 都会 采 用 预 应 力 喷 丸 技术 ， 这样 有利 于提 高钢 板弹 簧 的使用 时 间 ， 如图 ２ 所示 。预 应力 喷丸就 是对 喷丸施 加 外力载 荷 ， 当 把 载荷 拿掉 后 ， 弹簧 内部 会产 生应 力 ， 应力 大小 取
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弹簧喷丸强化技术
[摘要]：以前，一片汽车钢板弹簧热处理后，工匠们就会不断地用锤子连续敲打、捶击它。
那时候工匠们并不清楚他们这么做的结果会让板簧的使用寿命延长6倍，而现在，这已成为事实。
谈一下板簧强化工艺以及板簧强化技术及设备。
[关键词]：强化工艺强度测量板簧强化气门弹簧扭杆强化这一强化工艺技术同样适用于圆柱螺旋弹簧（圆簧），扭杆，旨在不同程度提高和改善弹簧疲劳强度与应力腐蚀断裂强度。
其他一些飞机和汽车零部件，如连杆、曲轴、摇臂、行星齿轮、齿轮圈、航空发动机叶片、起落架、传动轴都将强化工序作为生产过程的必要步骤，且制定了严格的技术规范。
先简单解释一下零件在强化后会发生哪些变化。
一、强化工艺的原理
强化工艺是利用高速运动的弹丸流对金属表面的冲击而使表面产生循环塑性应变层，由此导致该层的显微组织发生有利的变化并使表层引入残余压应力场。
表层的显微组织和残余压应力场是提高金属材料及其弹簧的疲劳断裂和应力腐蚀断裂抗力的两个强化因素，以提高弹簧的可靠性和耐久性。
强化是个“冷处理”工艺，有别于金属零件在高温下的热加工处理。
压应力层通常延伸到材料表面下0.005到0.030深处。
如有必要，也可通过改变工艺参数，如丸料尺寸、喷/抛射速度、喷/抛射角度、喷/抛射时间等来将压应力层延伸深度增大。
评估强化效果的两个重要参数是强度和覆盖率。
覆盖率（100%、200%或更大）主要是依靠目测，而强度则需用代表性的弹簧钢试片进行测量（即阿尔门试片）。
二、强度测量
零件校对工具（pvt），设计用来将试片固定于一些特定位置，在这些位置的试片可模拟零件有强度要求且必须进行强度检测的区
域位置。
根据不同应用，强度范围从0.015-0.030（在a等级上）。
三、弹簧强化设备类型
弹簧强化设备可分为两种类型：离心式叶片抛丸强化设备和气动喷嘴式喷丸强化设备。
前种的优点是速度快、产量高，比较适用于板簧、圆簧等产能要求高的零件之强化处理，它能在较短的时间里抛射到更多的区域，以及让被喷部位更快达到饱和强度。
一种连续链式输送系统的抛丸强化设备适用于板簧强化，多个抛头对准板簧的上表面，及左右侧面进行抛射。
一种带指轴的连续通过式抛丸强化设备适用于圆簧强化，在抛丸室里有一个旋转辊轮，带动圆簧边旋转变通过，在此过程中，多个抛头对准其进行抛丸强化。
尺寸相对较小的弹簧，如用于发动机阀门的气门弹簧，适合用履带式抛丸设备进行强化处理，扭杆亦适合用连续通过式的设备进行强化。
四、工艺参数
无论哪种强化技术，目的都是要取得一个持续恒定、可重复的强化强度。
因此，必须了解工艺过程中，哪些关键变量会影响到最后的强化结果，包括：以上这些工艺变量都会影响强化最终效果：抛
头直径决定了钢丸介质被一定角度抛射出去时的速度。
在同样的抛头转速下，直径为17.5”的抛头产生的钢丸抛射速度大于直径为14”的抛头，因而产生的强化强度也更高。
抛头的马力决定了单位时间内被打出去的钢丸数量。
抛头是由变频机直接驱动的，通过改变电机的频率可以改变抛头的转速，从而改变钢丸抛出的初速度。
抛头通常都被固定在抛丸室的特定位置，但可以通过调整定向套的位置，来改变抛射方向。
定向套的位置最终决定了钢丸被抛头抛射出去的角度。
其他影响喷丸强化结果的工艺参数包括：钢丸的流量、钢丸的尺寸、尺寸的一致性。
丸料的流量是由一个专门的流量控制阀控制。
在抛丸强化设备中，该控制阀是安装在抛头进料区，通过调节流量控制阀的开口来调整经过该阀进入抛头的钢丸流量；在喷丸强化设备中，丸料控制阀安装在压力罐出口区。
一个振动筛对丸料进行过滤，筛选出合格尺寸的丸料，确保强化过程中所用的钢丸尺寸一致，从而达到稳定的强化效果。
钢丸（或切丝）的尺寸，会直接影响覆盖率和强化时间。
一般规律是：钢丸直径小，工件表面产生的残余应力较高，但强化层较浅；钢丸直径大，工件表面产生的残余应力较低，但强化层较深。
五、板簧强化
可利用一种连续通过式抛丸强化设备对板簧进行一个接一个单
独的强化处理，让板簧几何凹面曝露在高速丸流下。
典型的机型是包括一个抛头用于抛射板簧顶部，侧边装一个抛头，同时喷板簧左
右侧面。
这套标准款板簧强化设备的通过速度是10英尺/分钟，如需要更高的产速，则可增加抛头数量，调节电机频率。
在工作条件下，板簧会重复受到单向弯曲应力影响，因此有时是被应力强化的。
在强化过程中，就模拟板簧在以后使用过程中会受到“应力强化”的情况，让它在承受负荷的方向上施与一个“静态应力”的同时，对其进行喷丸强化。
强化完毕后，释放该外加的静态应力。
实验证明，应力强化比常规强化能更进一步延长板簧的使用寿命。
六、圆簧强化
圆簧，由于其螺旋几何形状，因以对其的强化作业要比平表面的板簧强化困难些。
另外，还必须严格评估圆簧横切面的强化效果，从而充分了解圆簧抗疲劳断裂的抗力大小。
圆簧被一个个单独地经一连续输送链系统送入抛丸室，抛丸室内装有一组平行辊道，强化的同时，辊道不停滚动，带动圆簧边旋转边前行。
这样旋转的通过方式能让高速丸流通过圆簧各个环圈间，打到里圈的金属表面上，那里恰恰是圆簧应力最集中的部位。
对于产能要求高的应用，可选择一种能同时喷两个圆簧的强化设备。
最新的研发结果，是在原来抛丸强化设备基础上，结合入多个喷嘴，用于对圆簧特定区域（应力集中取悦）更目标明确、火力集中的喷丸处理。
七、扭杆强化
扭杆强化是将扭杆置于一个斜辊式输送带上，一个一个单独边旋转边通过抛丸室，用一个带变频电机的抛头对其进行喷射强化。
八、气门弹簧
小型的弹簧，如用于发动机阀门的气门弹簧适用于履带式的强化设备。
将一片阿尔门试片与带处理的弹簧零件一起放入履带式抛丸机里，强化结束后，取出阿尔门试片，根据测量出的强度值就可知道零件受到的强化强度。
九、弹簧强化设备的发展
工业生产对于强化结果一致性和可重复性的要求越来越高，其重要程度不言而喻。
强化设备中都加入了一些必要装置来确保高质量的工艺过程，如振动筛，用于筛选弹丸尺寸，保证丸粒大小一致均匀；抛头的变频马达控制喷射速度；输送链的速度控制器能调整喷射时间。
目前，更先进的，程序更精密复杂、具有同步监测控制功能的强化设备也已广泛应用于弹簧制造业，实现对工艺参数的实时监测和结果显示。
“触摸屏”和基于电脑的操作界面取代了原来的按键和指示灯。
控制系统不仅能同步显示各类监测到的工艺参数，还能让操作员自己编写代相关参数的程序。
给这些程序编上唯一的代码标示，并存储在系统里，便于以后取出使用。
为方便维修人员的日常维护和设备出错时的问题解决，设备的控制系统还能提供一个指导图示，列有机器里所有的进口或出口，并显示它们目前情况。
这样便于维修人员快速找到出错位置，并及时
进行矫正处理。
最新的控制系统还能配合安全需要，让不同职位的人，系统管理员、工程师、维护人员、操作员，有四级不同的机器控制权限。
十、结论
弹簧强化已是一种高可控性工艺技术。
弹簧制造商和弹簧强化设备的供应商们都意识到，这类强化过程像其他精密制造一样，对工艺的一致性、可重复性和质量要求越来越高。
技术的发展不仅仅局限于强化设备的机械性能上，对系统能提供同步监测、显示、记录和其他功能的期待也逐日增加，旨在提高弹簧强化的效果和精确度。