彈簧的拋丸熱處理

彈簧的拋丸熱處理
拋丸處理俗稱噴丸處理或噴丸強(qiáng)化。它是提高機(jī)械零件疲勞壽命的有效方法之一，在彈簧制造業(yè)中廣泛應(yīng)用。
??? 拋丸處理的原理如圖1所示。拋丸處理就是以高速?gòu)椡枇鲊娚鋸椈杀砻?，使彈簧表層發(fā)生塑性變形，而形成了一定厚度的表面強(qiáng)化層(圖1—a)。從應(yīng)力狀態(tài)來(lái)看，強(qiáng)化層內(nèi)形成了較高的剩余壓應(yīng)力(圖2—b)。由于材料表面剩余壓應(yīng)力的存在，當(dāng)彈簧在承受變載荷時(shí)，可以抵消一部分變載荷作用下的最大拉應(yīng)力，從而提高彈簧的疲勞強(qiáng)度。從組織結(jié)構(gòu)看，強(qiáng)化層內(nèi)形成了密度極高的位錯(cuò)(圖1—c)，在隨后的變應(yīng)力、溫度、或二者同時(shí)的作用下，位錯(cuò)逐漸排列規(guī)則，形成多邊形，即強(qiáng)化層內(nèi)逐漸形成更加微小的亞晶粒(亞結(jié)構(gòu))(圖1—d)。這種表面層冷作硬化的結(jié)果，同樣也具有增加疲勞強(qiáng)度的作用。

a)彈簧在拋丸處理過(guò)程中? b)強(qiáng)化后表面塑性變形層(強(qiáng)化層)內(nèi)的應(yīng)力分布
c)組織(和位錯(cuò)) 結(jié)構(gòu)d)在隨后的交變載荷(或溫度)作用下組織(和位錯(cuò))結(jié)構(gòu)的變化
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??? 另外，拋丸處理還能清除彈簧表面的疵點(diǎn)(微小的缺陷、脫碳)，減少應(yīng)力集中等，從而消除或減少了疲勞源。
??? 1．彈丸? 拋丸效果與彈丸的材料、硬度、尺寸、形狀、速度和密度以及曝拋持續(xù)時(shí)間、碰撞角度等有關(guān)。彈丸有三種，即鑄鐵丸、鑄鋼丸、切割鋼絲丸。
??? 鑄鐵丸價(jià)格低廉，由于質(zhì)脆，容易破碎而導(dǎo)致銳利的棱角，致使被拋表面產(chǎn)生傷痕，成為應(yīng)力集中點(diǎn)，而成為疲勞破壞源。故在彈簧拋丸處理中應(yīng)用較少。
??? 鑄鋼丸價(jià)格比鑄鐵丸高一些，但它不容易破碎，使用壽命比鑄鐵丸高。
??? 切割鋼絲丸價(jià)格較貴，使用壽命長(zhǎng)。新的鋼絲丸是有角的圓柱體，但是在使用中角會(huì)磨去變圓，成為直徑與原鋼絲直徑差不多的球體，由于切割鋼絲丸的棱角會(huì)使彈簧表面劃傷，從而影響拋丸對(duì)改善疲勞性能的效果，所以在使用新鋼絲丸時(shí)，應(yīng)先拋不合格的零件或廢彈簧數(shù)小時(shí)后(待棱角去除變圓)，再加入拋丸機(jī)內(nèi)拋正常的彈簧。
??? 彈丸的直徑一般常用的規(guī)格0．5—1．5mm范圍內(nèi)。制造者可根據(jù)彈簧具體情況選擇合適的彈丸尺寸。
??? 除上述三種類型的彈丸外，還有使用玻璃丸的，但目前在彈簧制造業(yè)尚少使用。當(dāng)彈簧簧絲直徑小于2mm時(shí)，在拋丸后變形大，滿足不了彈簧尺寸公差要求的情況下，可選用玻璃丸來(lái)進(jìn)行拋丸處理，玻璃丸的直徑小于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。
2．拋丸機(jī)? 拋丸機(jī)(也稱噴丸機(jī))常用的有氣噴式和離心式兩種。氣噴式是利用壓縮空氣將彈丸噴出，它需要壓縮空氣，動(dòng)能消耗大，由于壓縮空氣中含有水蒸氣，機(jī)器停用后，彈丸會(huì)粘為一團(tuán)，易使拋丸裝置和彈丸銹蝕，因此，氣噴式拋丸機(jī)在彈簧拋丸中較少應(yīng)用；離心式拋丸機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是動(dòng)力消耗較少，速度比較穩(wěn)定。螺旋彈簧在拋丸時(shí)，要不停地翻動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)，以使彈簧各處都噴射的均勻致密。螺旋彈簧廣泛采用離心式拋丸機(jī)進(jìn)行拋丸。離心式拋丸機(jī)轉(zhuǎn)輪周邊的導(dǎo)向板等易磨蝕。
??? 離心式拋丸機(jī)常用的有滾筒式(圖2—a)、履帶式(圖2—b)和回轉(zhuǎn)滾道式(圖2—c)三種型式。

a)滾筒式? b)履帶式? c)回轉(zhuǎn)滾道式
1一滾筒? 2、6、7一拋丸頭? 3、5、8一工件
4一履帶? 9一回轉(zhuǎn)滾道? 10一輸送帶
??? 3．拋丸效果檢驗(yàn)? 拋丸處理的效果受多種因素的影響，如彈丸的形狀和大小、彈丸的材質(zhì)、彈丸拋射的速度和密度，以及拋射時(shí)間等。但在實(shí)際的加工中諸如以上各因素不可能一一測(cè)定，而是采用弧高度和復(fù)蓋率的檢驗(yàn)方法。
不銹鋼彈簧