经典喷丸强化技术.ppt
喷丸强化技术 ppt课件
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超声喷丸与普通喷丸效果比较 （7075-T651合金）
张新华, 等. 航空制造技术，13（2008）78.
ppt课件
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超声喷丸与普通喷丸效果比较 （7075-T651合金）
ppt课件 张新华, 等. 航空制造技术， 13（2008）78.
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谢谢各位！ 不足之处敬请指正！
ppt课件
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ppt课件
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7075铝合金喷丸
ppt课件 胡永会, 等. 材料研究与应用， 4（2010）174.
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胡永会, 等. 材料研究与应用，4（2010）174.
ppt课件
12
胡永会, 等. 材料研究与应用，4（2010）174.
ppt课件
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2124-T851铝合金喷丸
二次喷丸： 铸钢丸+玻璃丸
ppt课件 20
激光喷丸（LY2合金）
喷 丸 前
喷 丸 后
马壮, 等. 特种加工技术与装备，10（2007）36.
ppt课件
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激光喷丸（6061-T6合金）
周建忠, 等. 中国激光，38（2011）0703009-1.
ppt课件
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激光喷丸（6061-T6合金）
周建忠, 等. 中国激光，38（2011）0703009-1.
张新华, 等. 航空制造技术，13（2008）78.
ppt课件 24
超声喷丸与普通喷丸效果比较 （7075-T651合金）
张新华, 等. 航空制造技术，13（2008）78.
ppt课件
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超声喷丸与普通喷丸效果比较 （7075-T651合金）
张新华, 等. 航空制造技术，13（2008）78.
《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
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激光喷丸（LY2合金）
喷
精选课件
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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
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周建忠, 等. 中国激光，38（2011）0703009-1.
激光喷丸（6061-T6合金）
精选课件
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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
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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.
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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
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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
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超声喷丸ppt课件
(1)可实现较厚板材的成形。超声喷丸成形技术利用超声喷 丸成形技术在厚度大于15 mm的厚板上也可成形类似的曲线， 而传统机械喷丸成形则因板材太厚而不能有效成形。
(2)能实现工件复杂形状的成形且成形曲率大。在超声喷丸成 形过程中，由超声波转化来的机械能产生的冲击载荷压力远 远大于其他喷丸方式所产生的冲击载荷压力，因此超声喷丸 成形的金属板料成形曲率远比其他喷丸方式大。
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(3)操作简便易控制。在超声喷丸成形过程中，可以通 过调整超声波发生器频率、更换磁头或撞针在材料表 面的冲击次数来控制金属板料表面残余应力的大小和 深度。 (4)成形后的材料综合性能较其他喷丸成形好。与其他 喷丸成形相比，超声喷丸强化工件表面粗糙度好。另 外超声喷丸成形时产生的残余压应力是传统喷丸及激 光喷丸的数倍，可对板料起到更好的强化作用。 (5)无污染。目前喷丸应用较多的是干式喷丸法，由于 丸粒的大量破碎，工作现场粉尘污染严重，严重影响 了工作人员的身体健康，这一缺陷一直是困扰喷丸设 备使用者的主要问题，而超声喷丸成形是无污染制造 技术，撞针材质是硬质合金钢，不易发生破损，一般 不需要清理。
丸形成的最大压缩残余应力增大了31．9％。
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表面粗糙度
超声喷丸强化工件表面粗糙度好。工件在传统的喷丸设备上进 行强力喷丸时，采用的丸粒尺寸通常较小，而喷射速度高，并且 工艺过程中伴随丸粒自身的破碎，这些都导致工件表面的粗糙度 较大，而较大的零件表面粗糙度又容易引起疲劳破坏、应力腐蚀 等，最终使喷丸强化效果大幅降低。超声喷丸设备使用的丸粒与 传统方式不同，喷射介质除传统形状的丸粒外还有两端为不同曲 率半径的喷针。丸粒材质一般选用硬度较高的钨碳钢或轴承钢等， 丸粒的尺寸稍大，丸粒的圆度和表面光洁度要求也更高。在喷丸 室内丸粒的速度方向随机，而且速度要小于传统丸粒，这些因素 都使喷丸处理后的工件表面粗糙度值下降
超声喷丸ppt课件
展望
• 超声喷丸技术作为先进的制造技术，具有广阔的
应用前景，不论是航空制造业飞机机翼的制造， 国防工业中军队武器的防腐处理，还是船舶和汽 车制造业部件的强度提升，都将用到超声喷丸， 由于超声喷丸可以获得比传统喷丸更深的残余压 应力层，且残余压应力的数值也更大，同时表面 粗糙度也好于传统喷丸工艺。目前，在许多发达 国家如法国，德国，超声喷丸已大量应用于航空 航天、造船及汽车行业。其前景可以说是一片大 好。
超声喷丸技术
喷丸过程中，大量高速弹 丸喷射到工件表面，其作用 如无数个小锤锤击金属表面， 使受喷材料表面的金属围绕 每个弹丸向四周延伸，金属 的延伸超过材料的屈服极限， 产生塑性变形，形成压坑。 但表层材料的延伸又为内部 材料所牵制，因而在工件内 部产生内应力。
喷丸处理，可在金属零件表面造成一定层深的应变强化 层和残余压应力层,能阻止或延缓应力腐蚀，同时也能起 到强化金属材料、组织裂纹在受压区扩展的作用。 但是传统机械喷丸丸力冲击力大小有限，其产生的残余应 力的深度也是有限的，而且表面产生的凹痕比较深，这时 的金属表面相当粗糙，有时达不到工业生产及安全使用要 求。
精选ppt
(3)操作简便易控制。在超声喷丸成形过程中，可以通 过调整超声波发生器频率、更换磁头或撞针在材料表 面的冲击次数来控制金属板料表面残余应力的大小和 深度。 (4)成形后的材料综合性能较其他喷丸成形好。与其他 喷丸成形相比，超声喷丸强化工件表面粗糙度好。另 外超声喷丸成形时产生的残余压应力是传统喷丸及激 光喷丸的数倍，可对板料起到更好的强化作用。 (5)无污染。目前喷丸应用较多的是干式喷丸法，由于 丸粒的大量破碎，工作现场粉尘污染严重，严重影响 了工作人员的身体健康，这一缺陷一直是困扰喷丸设 备使用者的主要问题，而超声喷丸成形是无污染制造 技术，撞针材质是硬质合金钢，不易发生破损，一般 不需要清理。
喷丸强化技术概论
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(3) 弧度测具
测量标准试片弧高 度值的标准测量工 具,应符合相关的技 术要求。
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基准面
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(4) 喷丸强度
在其它喷丸强化工艺参数固定的条件下,试片的 弧高度值起初随着喷丸时间而迅速增高，但随 后逐渐变缓，最终达到饱和或准饱和。
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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。
上世纪八十年代以来，国际上一度兴起了喷 丸热，各种机械零件采用喷丸强化工艺的数量 与日俱增。
1981年9月在法国巴黎召开了第一届国际喷 丸强化会议，以后每三年即召开一次。
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我国的喷丸强化工艺,首先是在航空制造工业 中得到应用。
目前国内喷丸技术十分落后，许多单位是利 用喷砂来代替喷丸，强化效果较差。
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+σr
δc
残
余
应 δc
力
-σr
距表面
深度δ
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当喷丸强度恒定 时,材料强度越高 则δc 值越小
当材料强度不变 时，喷丸强度越高 则δc 越大
通 常 情 况 下 ， δc 在 0 . 1 ～ 0 . 8 mm 的 范围内
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下图是300M高强钢 (σb=1900MPa)喷丸残余应力 分布曲线,可见喷丸强度由 0.13Amm增高至 0.75Amm，导致δc由0.15mm增至0.55mm，但表 面残余应力和最大残余应力变化不明显。
喷丸强化
喷丸工艺的特点
喷丸后，表层材料在再结晶温度下发生弹塑性 变形，属于冷加工性质，表面有加工硬化现象。 受喷表层内塑性变形程度并不一致，这种不均 匀塑性变形将引起弹性应变，使表层产生残余 应力，表面为残余压应力。 喷丸后，表面是由半球形凹穴包络面形成的新 的加工面。 这些特点对交变载荷下的零构件的疲劳性能和 抗应力腐蚀性能具有决定性的影响。
如前面所讲，喷丸的作用是在材料的表面产 生一定深度的残余压应力层。压应力对材料 的疲劳性能，以及抗应力腐蚀性能都有重要 作用。 在应力腐蚀环境中，当零件承受拉应力时， 如果进行了喷丸处理，表层的残余压应力会 和外力叠加，会使表层受力下降，甚至使表 面呈现压应力状态，降低腐蚀进程。
喷丸与应力腐蚀
应力腐蚀是指金属零件在应力的作用下，且 在各自特定的腐蚀环境中发生的腐蚀破坏现 象。 其机理比较复杂，如果在腐蚀环境中，没有 应力，则腐蚀进展极为缓慢，一旦产生了一 定量的拉应力，腐蚀的发展很快，直到零件 开裂失效。 应力腐蚀都在金属表面开始，表面呈拉应力 时，腐蚀加快，反之，表面压应力能阻止腐 蚀发展。
组织变化
喷丸后，表面出现加工硬化，另一个转变是奥 氏体向马氏体的转变。 渗碳钢经渗碳淬火后，表层内残留下一定量的 奥氏体。在喷丸时，残余奥氏体向马氏体转变， 从而使表面性质发生一定转变，对于渗碳钢来 说，这种转变使硬度增加，耐磨性增加，疲劳 性能增强。但是对于奥氏体不锈钢来说，会降 低其抗腐蚀能力。
喷丸强化
材料加工 陈明
喷丸发展历史 喷丸原理、工艺特点、参数控制 喷丸介质 喷丸表层的形貌和组织结构 喷丸应力场 喷丸与金属应力腐蚀
喷丸与疲劳性能
残余应力的测定
ห้องสมุดไป่ตู้
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。
喷丸培训资料课件
其他领域中的喷丸技术应用
喷丸技术在石油和天然气工业中也有广泛应用。例如，在钻井设备和油气管道中 ，喷丸技术可以用于提高其耐腐蚀性和耐磨性，延长使用寿命并降低维修成本。
喷丸技术还可以应用于电力、化工、船舶和铁路等其他领域。在这些领域中，喷 丸技术可以用于提高设备的耐久性和可靠性，提高生产效率和安全性。
喷丸培训资料课件
汇报人:任老师
2023-12-30
目
CONTENCT
录
• 喷丸技术概述 • 喷丸设备与材料 • 喷丸工艺与参数 • 喷丸技术的优势与局限性 • 喷丸技术的应用案例
01
喷丸技术概述
喷丸技术的定义
喷丸技术是一种利用高速弹丸喷射对金属表面进行冲击强化和改 变表面状态的方法。
喷丸技术通过将弹丸以高速喷射到金属表面，产生高应力和应变 ，使金属表面发生塑性变形，从而改善金属的机械性能和耐腐蚀 性能。
玻璃珠
具有较好的韧性和化学稳定性 ，适用于防腐和绝缘要求的表 面处理。
陶瓷珠
具有高硬度和耐高温性能，适 用于高温和腐蚀环境下的表面 处理。
塑料珠
轻质且不易破碎，适用于轻型 工件和小型表
02
03
操作前准备
检查设备各部件是否正常 ，确保电源、气源等正常 供应，准备好所需材料。
喷丸效果的检测与评估
效果评估 根据检测结果评估喷丸效果。
比较不同工艺参数组合的效果，确定最佳工艺参数组合。
04
喷丸技术的优势与局限性
喷丸技术的优势
表面强化
喷丸技术通过在金属表面施加弹丸冲击，显著提 高材料表面的硬度和抗疲劳性能，增强耐磨性和 耐腐蚀性。
高效低成本
喷丸技术具有较高的生产效率，且设备投资和维 护成本相对较低，有助于降低生产成本。
特殊喷丸强化形式
书山有路勤为径；学海无涯苦作舟
特殊喷丸强化形式
内壁和内孔强化
当内孔的深度大于孔径的零件，则不适宜使用外壁强化设备。
需利
用一种特殊的带可探入式喷枪或偏向器的内腔喷丸强化设备，在闭路式程序控制下进行内壁强化。
图上显示的是对直径为0.096的喷气式发动机涡轮盘上孔穴内壁进行探入偏向式喷丸强化。
这样内壁强化也可适用于以下工件：
- 长螺帽孔
- 液压缸
- 机翼翼梁
- 钻井管具
- 螺旋桨浆叶
- 带润滑孔德轴
- 压缩机和涡轮盘叶片槽
专注下一代成长，为了孩子。
表面强化技术PPT资料(正式版)
二、表面热处理强化
和表面化学热处理强化
❖ 1、表面热处理：
❖ 定义：通过对零件表层加热，冷却，表层发生相变，从而改 变表层组织和性能而不改变成分的一种技术，它是最基本、应 用最广泛的表面强化技术之一。
❖ 原理：当零件表面层快速加热时，零件截面上的温度分布是 不均匀的，表层温度高而且由表及里逐渐降低。当表面的温度 超过相变点以上达到奥氏体状态时，随后的快冷使表面获得马 氏体组织，而零件的心部仍保留原组织状态，表面得到硬化层， 这样就达到强化零件表面的目的。
5)强化过程变形非常小，因此可安排为末道工序。
((❖12))超 与高激速光淬相优火比，点电使火用：花成放本提电低使高工件金表面属极小表面积面的金的属熔强化。度、硬度和耐磨性，提高表面疲劳 强度，提高表面的耐腐蚀性，使金属表面具有良好的抗粘着能 4．激光表面处理技术：
原理：当零件表面层快速加热时，零件截面上的温度分布是不均匀的，表层温度高而且由表及里逐渐降低。
❖ 常用方法：高频和中频感应加热表面淬火，火焰加热表面淬 火，接触电阻加热表面淬火，浴炉(高温盐浴炉)加热表面淬火 等。以上除接触电阻加热表面淬火外，其它均为常规的热处理 方法。
2．表面化学热处理强化
❖ 定义：利用合金元素扩散性能，使合金元素渗入到零件金属 表层的一种热处理方法。 工艺参数(决定强化效果)：弹丸直径，弹丸硬度、弹丸速度、弹丸流量及喷射角度，通常采用喷丸强度和表面覆盖率来评定喷丸强化的
❖ 弹丸要求：近似球形、实心无尖角；具有一定的冲击韧性和 较高的硬度。弹丸直径一般为0.05~1.5mm，弹丸越细获得的零 件表面粗糙度越小，反之越高。
❖ 弹丸选择：黑色金属零件用钢丸，铸铁丸或玻璃丸，有色金 属零件应避免采用钢丸或铸铁丸，以免零件表面与附着的铁粉 产生电化学反应。
喷丸
喷丸喷丸成形技术是利用高速弹丸流撞击金属板材的表面使受撞击的表面及其下层金属材料产生塑性变形而延伸从而逐步使板材发生向受喷面凸起的弯曲变形而达到所需外形的一种成形方法。
喷丸成形理图:喷丸成型的主要优点有：(1)工艺装备简单不需要成形模具，因此零件制造成本低，对零件尺寸大小的适应性强。
(2)由于喷丸成形后，沿零件厚度方向在上下两个表面均形成残余压应力，因此在零件成形的同时还可以改善零件的抗疲劳性能。
(3)既可以成形单曲率零件，也可以成形复杂双曲率零件。
近年来，随着现代先进飞机对整体气动性能的要求越来越高，以及计算机技术的快速发展，大大促进了喷丸成形技术的研究和开发，出现了预应力喷丸成形技术，数字化喷丸成形技术，新型喷丸成形强化技术等，大大扩展了喷丸成形技术的加工能力和应用范围。
1．预应力喷丸成形技术通常情况下，喷丸成形前的零件完全处于自由状态，喷丸成形所引起的零件变形量与喷丸强度、弹丸覆盖率和零件厚度有关，影响喷丸强度的因素主要有与弹丸有关的参数，包括弹丸材料、弹丸热处理状态和弹丸直径，以及与喷丸设备有关的参数，包括弹丸速度和喷射角度。
影响弹丸覆盖率的因素主要有喷丸时间和受喷零件的材料性能。
因此，针对一定的喷丸设备和弹丸，采用最大覆盖率喷丸成形特定材料和厚度的零件时，所获得的变形量是一定的，该变形量反映了相应条件下的喷丸成形极限。
超临界机翼是现代先进飞机的一个重要特征，作为构成机翼外形重要零部件之一的整体壁板在外形上具有复杂马鞍形和扭转的特点。
在内型上具有整体加强凸台、口框、孔及下陷等，整体带筋结构的应用也越来越多。
对于这类零件，由于自由喷丸的成形极限较小，很难满足零件外形所需的变形量，为此出现了预应力喷丸成形技术。
预应力喷丸成形的原理图：对零件喷丸之前，通过特定的工装夹具对零件施加一预定的载荷，从而使零件预先产生一定的弹性变形。
然后再对受拉表面进行喷丸成形，在相同喷丸强度和覆盖率条件下，预应力喷丸的成形极限是自由喷丸的2~3倍，同时预应力喷丸还可有效控制沿喷丸路线方向的附加弯曲变形。
喷丸强化
近期工作中接触喷丸强化（强力喷丸）比较多，搜索了一些资料，做了一些笔记，记录了一些照片，整理一下，与大家共享。
希望与大家交流。
1.强化喷丸概念在了解喷丸强化技术之前，我们有必要将抛丸、喷砂、喷丸的三个容易混淆的概念解释一下。
这三个概念其实就四个字：喷、抛、丸、砂，其中，喷抛是工艺方法，丸砂是使用的材料。
喷，是用高压空气将丸、砂吹到工件的表面，抛是用高速旋转的叶片抛射到工件表面，丸用的是钢丸，砂用的是石英砂等。
喷丸过程就是将大量弹丸喷射到零件表面上的过程，有如无数小锤对表面锤击，因此，金属零件表面产生极为强烈的塑性形变，使零件表面产生一定厚度的冷作硬化层，称为表面强化层，此强化层会显著地提高零件的疲劳强度。
测评强化丸质量有三个基本参数：强度、覆盖率、表面粗糙度。
2.喷丸强度影响喷丸强度的工艺参数主要有：弹丸直径、弹流速度、弹丸流量、喷丸时间等。
弹丸直径越大，速度越快，弹丸与工件碰撞的动量越大，喷丸的强度就越大。
喷丸形成的残余压应力可以达到零件材料抗拉强度的60％，残余压应力层的深度通常可达0.25mm，最大极限值为１mm左右。
喷丸强度需要一定的喷丸时间来保证，经过一定时间，喷丸强度达到饱和后，再延长喷丸时间，强度不再明显增加。
在喷丸强度的阿尔门试验中，喷丸强度的表征为试片变形的拱高。
3.阿尔门（Almen）试验喷丸强度常用N试片（用于有色金属试验）、A试片（最常用）、C试片（更高强度）来进行测量，A试片和C试片之间关系为近似3倍关系。
如用C试片测得强度为0.15-0.20C mm 就相当于0.45-0.60A mm。
图中厚的为C试片，薄的为A试片。
试验过程中，先测量试片原有变形，然后将卡好该试片的工装置于喷丸箱内，采用与工件相同的工艺进行喷射。
喷丸结束，取下试片，测量变形拱高。
如图[localimg=400,300]3[/localimg]4.喷丸覆盖率覆盖率是指工件上每一个点被钢丸打到的次数，有人对喷丸覆盖率常这样认为：我的喷嘴1上1下喷工件2遍，不就可以满足200％的覆盖率了吗？乍一听觉得有道理，其实不是这样的。
喷丸培训资料ppt课件
影响喷丸质量的参数
影响喷丸强度的工艺参数主要有：弹丸直径 、弹流速度、弹丸流量、喷丸时间等
表 示 喷 丸 强 化 质 量 的 三 个 参 数
1
喷丸强度
2
覆盖率
覆盖率的影响因素：零件材料的硬度、弹丸 直径、喷射角度及距离、喷丸时间等
3
表面粗糙度 粗糙度的影响因素：零件材料的强度和硬度
、弹丸直径、喷射角度及速度、零件的原始 表面粗糙度
影响喷丸工件粗糙度的因素
影响粗糙度的因素 1）磨料的粒度、硬度、颗粒形状； 2）工件本身材质的硬度； 3）压缩空气的压力及稳定性； 4）喷嘴与工件表面间的距离及喷嘴与工件表面的夹角。
与表面粗糙度相关的几个问题 1）清理时间的长短与表面粗糙度大小几乎无关 2） 喷嘴与表面之间的夹角会影响表面粗糙度，但在45度 与90度之间变化不是很明显 3）用大颗粒磨料清理难以清理的表面可以提高工作效率， 但会使用表面粗糙度偏高，用小粒度磨料对粗糙度偏高的表 面重新清理一遍可以使粗糙度降低到规定要求
弹丸的介绍
1
铸钢丸
丸 的 分 类
其硬度一般为40~50HRC，加工硬金属时， 可把硬度提高到57~62HRC。铸钢丸的韧性较 好，使用广泛，其使用寿命为铸铁丸的几倍 其硬度为58~65HRC，质脆而易于破碎。寿 命短，使用不广。主要用于需喷丸强度高的 场合 硬度较前两者低，主要用于、钛、铝、镁 及其它不允许铁质污染的材料，也可在钢铁 丸喷丸后作第二次加工之用，以除去铁质污 染和降低零件的表面粗糙度
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超声喷丸与普通喷丸效果比较 （7075-T651合金）
张新华, 等. 航空制造技术，13（2008）78.
超声喷丸与普通喷丸效果比较 （7075-T651合金）
张新华, 等. 航空制造技术，13（2008）78.
超声喷丸与普通喷丸效果比较 （7075-T651合金）
王明涛, 等. 航空制造技术，5（2012）92.
7075铝合金喷丸
胡永会, 等. 材料研究与应用，4（2010）174.
胡永会, 等. 材料研究与应用，4（2010）174.
胡永会, 等. 材料研究与应用，4（2010）174.
2124-T851铝合金喷丸
二次喷丸： 铸钢丸+玻璃丸
王欣, 等. 材料保护，44（2011）9.
张新华, 等. 航空制造技术，13（2008）78.
超声喷丸与普通喷丸效果比较 （7075-T651合金）
张新华, 等. 航空制造技术，13（2008）78.
谢谢各位！ 不足之处敬请指正！
第三讲 表面改性技术
（喷丸强化技术）
邢亚哲 博士/副教授 长安大学 材料表面强化研究所
主要内容
喷丸强化原理 喷丸强化设备及弹丸材料 喷丸强化应用及研究 喷丸技术新发展
第一节 喷丸强化原理
概念：是将大量高速运动的弹丸连续喷射到零件表 面上，使金属表面产生强烈的塑性变形，形 成一定厚度的形变硬化层的工艺过程。
超声喷丸
超声喷丸与普通喷丸的主要区别为弹丸（或 撞针）从各方向以超声频撞击已被固定的材料表 面。
优势：实施方便、效果显著、适应面广、消耗低等。 应用： 1）由于其引入材料内部的能变较大,常用于实现
材料表面的纳米化,降低氮化温度等方面； 2）在飞机、坦克、汽车和各种机械设备的齿轮、
轴承、涡轮盘、叶片及模具、切削工具等。
Al-Zn-Mg合金高能喷丸
李茂林. 中国表面工程，20（2007）18.
陈勃, 等. 航空学报，31（2010）519.
第四节 喷丸技术新发展
激光喷丸
短脉冲的高峰值功率密度的激光辐 射金属靶材时，金属表面吸收层吸 收激光能量发生爆炸性汽化蒸发， 产生高温高压的等离子体，该等离 子体受到约束层的约束而产生高强 度压力冲击波，作用于金属表面并 向内部传播。当冲击波的峰值压力 超过金属的动态屈服强度时，金属 表面就会产生应变硬化，并残留很 大的压应力。
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。
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. 材料表面工程技术，2010.
材料：2024-T351铝合金板材
王明涛, 等. 航空制造技术，5（2012）92.
品种多、批量小、 形状复杂、尺寸较 小的零件。
2）机械离心式喷丸机
优点：功率小、效率高、 喷丸质量稳定。
缺点：设备制造成本高。 应用：要求喷丸强度高、
品种少、批量大、 形状简单、尺寸较 大的零件。
弹丸
形状尺寸：一般为圆球形，直径一般 为0.05-1.5mm。
材质：铸铁丸、铸钢丸、不锈钢丸、 弹簧钢丸、玻璃丸、陶瓷丸等。
0.1-0.8 mm
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。
第二节 喷丸强设备及弹丸材料
设备 1）气动式喷丸机
优点：操作灵活 。 缺点：功耗大、效率低。 应用：要求喷丸强度较低、
2124-T851铝合金喷丸
王欣, 等. 材料保护，44（2011）9.
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. 中国表面工程，20（2007）18.
Al-Zn-Mg合金高能喷丸
李茂林. 中国表面工程，20（2007）18.
激光喷丸（LY2合金）
喷
喷
丸
丸
前
后
马壮, 等. 特种加工技术与装备，10（2007）36.
激光喷丸（6061-T6合金）
周建忠, 等. 中国激光，38（2011）0703009-1.
激光喷丸（6061-T6合金）
周建忠, 等. 中国激光，38（2011）0703009-1.
第四节 喷丸技术新发展