江蘇奧力斯特科技有限公司  王曉東

前   言

  彈簧是工程機(jī)械中的重要基礎(chǔ)零件,，其質(zhì)量的優(yōu)劣直接影響著整機(jī)的性能。對(duì)彈簧采用噴丸強(qiáng)化,，能有效地提高其疲勞斷裂抗力,。然而，彈簧制造業(yè)雖都采用噴丸處理,，但還有相當(dāng)一部分彈簧制造廠商,，實(shí)際上還沒有采用合適的、優(yōu)化的噴丸強(qiáng)化工藝,，使噴丸強(qiáng)化效應(yīng)發(fā)揮到******,，甚至將噴丸的目的，“清理”和“強(qiáng)化”混為一談,。

 噴丸所采用的丸粒是影響彈簧噴丸強(qiáng)化效果一個(gè)比較關(guān)鍵的因素,，制作丸粒有多種材料,如:玻璃、塑料,、陶瓷,、鑄鋼、韌化處理鋼絲以及不銹鋼絲等,。如果丸粒選擇不當(dāng),，則難以獲得期望的強(qiáng)化效果。丸粒的質(zhì)量會(huì)極大地影響彈簧的噴丸效果,，包括殘余應(yīng)力,，表面粗糙度和噴丸工藝的生產(chǎn)效率等。丸粒質(zhì)量的關(guān)鍵因素有：粒度,、硬度,、耐久性（循環(huán)失重率），成圓度,，外表面應(yīng)干燥,、無油垢，沒有腐蝕的痕跡等,，所以對(duì)彈簧強(qiáng)化用丸粒采用正確的質(zhì)量檢測(cè)方法是一項(xiàng)重要的工作,。

1.丸粒的密度對(duì)于彈簧噴丸強(qiáng)化的影響。

密度為噴丸的一個(gè)特性,，丸粒打擊的動(dòng)能與丸粒的質(zhì)量成正比,，物體的密度增大,，相同尺寸下質(zhì)量也隨之增大。因此在相同的速度下,，丸粒的密度越大,，所得到的動(dòng)能也就越大。

 目前使用者很少有測(cè)量密度的,。事實(shí)上很多使用者不知道如何去測(cè)量他們介質(zhì)的密度,。密度測(cè)量可迅速并有效指明介質(zhì)存在大量的空隙，氣孔或者其它內(nèi)部缺陷,。同質(zhì)顆粒前提下,，若丸粒存在嚴(yán)重的內(nèi)部缺陷，那么它的密度將小,。相比優(yōu)質(zhì)實(shí)心的顆粒,，它就會(huì)更快的破碎，從而顆粒的平均尺寸就會(huì)降低,，不可接受的邊緣尖銳的破損顆?？偭烤蜁?huì)增多。另外一個(gè)與密度相關(guān)的重點(diǎn)就是介質(zhì)的動(dòng)能,。動(dòng)能是一個(gè)運(yùn)動(dòng)物體的質(zhì)量以及速度的產(chǎn)物,。密度是由一個(gè)物體的質(zhì)量和體積決定的。

2.彈簧強(qiáng)化噴丸常用的丸粒技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

 目前中國(guó)彈簧行業(yè)強(qiáng)化噴丸采用的丸粒技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)主要有：德國(guó)彈簧協(xié)會(huì)VDFI8001/2009標(biāo)準(zhǔn),；中國(guó)彈簧行業(yè)協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)CSSA70001-2007《彈簧表面強(qiáng)化用鋼絲切丸標(biāo)準(zhǔn)》,；德國(guó)工業(yè)DIN8201標(biāo)準(zhǔn)；美國(guó)宇航材料規(guī)范SAEJ441標(biāo)準(zhǔn),；美國(guó)動(dòng)力機(jī)械工程師協(xié)會(huì)AMS2431標(biāo)準(zhǔn)

彈簧強(qiáng)化用鋼丸檢測(cè)方式： 50,、100粒稱量法

nnecttype="rect" gradientshapeok="t" o:extrusionok="f">3.丸粒硬度檢測(cè)方法

丸粒硬度的選擇，對(duì)彈簧噴丸強(qiáng)化具有重要的作用,，噴丸強(qiáng)度會(huì)因?yàn)榻橘|(zhì)的硬度增高而提高,，并且影響到內(nèi)表面上******殘余壓應(yīng)力的數(shù)值與所在的深度。通常選用的介質(zhì)硬度,，要大于或等于被強(qiáng)化零件表面的硬度,。因?yàn)閺?qiáng)化過程是使零件表面產(chǎn)生循環(huán)塑性形變的過程，只有丸粒硬度高于零件硬度的條件下,，才有利于能量的傳遞,，將介質(zhì)的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為被處理工件表層塑性形變能，使被處理工件的表層顯微組織結(jié)構(gòu)發(fā)生循環(huán)塑性改性（即晶粒細(xì)化,、正/切屈服強(qiáng)度增高）,。對(duì)于強(qiáng)化噴丸用的介質(zhì)硬度必須保持一致性，顆粒間硬度相差越小越好。
                          

檢測(cè)方式：硬度測(cè)試儀在樣品中取出50粒,，并將它們?cè)跍y(cè)試條上鋪成一層,，

放進(jìn)環(huán)氧樹脂容器中，將溫度調(diào)在140℃以下,。經(jīng)過此處理后,，測(cè)試條會(huì)變濕，接著用平均尺寸為0.3微米的鉆石顆粒對(duì)此的1/3進(jìn)行拋光.將暴露出的經(jīng)過拋光處理顆粒表面用3%的硝酸酒精溶液慢慢地蝕刻,，對(duì)其中的20粒進(jìn)行測(cè)試,。此時(shí)，它們的顯微結(jié)構(gòu)已充分表明了它們的縱向結(jié)構(gòu)已被腐蝕,，然后根據(jù)DIN50311對(duì)此進(jìn)行硬度測(cè)試，測(cè)試負(fù)荷對(duì)于0.3mm的只能用4.9035牛頓,，(稱為HV0.5),對(duì)于0.4-1.0mm的用9.087牛頓,，(稱為HV1)。

檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)：

4.丸粒形狀（粒度）的檢測(cè)方法

不管丸粒介質(zhì)的材料如何選擇,，都應(yīng)嚴(yán)格控制質(zhì)量,，保證球面形狀尺寸均勻。破碎的,、變形的介質(zhì)必須及時(shí)去除,。否則，畸形介質(zhì)的棱角容易產(chǎn)生微裂紋而造成疲勞源,。用于彈簧噴丸強(qiáng)化的介質(zhì),，其中碎顆粒的介質(zhì)重量不得超過20%，以確保彈簧噴丸強(qiáng)化效果,。一般應(yīng)保證合格介質(zhì)的數(shù)量不少于80%.在噴射打擊過程中應(yīng)少破碎或不破碎,。如果使用過程中介質(zhì)破碎了，就必須被分離出去,，因?yàn)槠扑榈慕橘|(zhì)帶有鋒利的邊角,，容易損傷被處理工件的表面。在設(shè)備上,，通常使用螺旋分離器來實(shí)現(xiàn)介質(zhì)圓度的篩選,。

檢測(cè)方式：取出部份樣品，將它們?cè)谒矫驿伷綕饷艿囊粚?，然后用一塊100mm×30mm的有粘性的帶子將樣品粘上,，并通過粘帶上的樣品進(jìn)行視覺檢驗(yàn)，顆粒形狀的評(píng)估是根據(jù)用20-25倍的放大鏡進(jìn)行觀察并和下圖中的樣品進(jìn)行對(duì)比來測(cè)定的,。而同樣用這個(gè)放大鏡進(jìn)行廢品的比例測(cè)試,，這里說的廢品是指沒有磨的或磨圓不符合要求。

檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn):CWS/Z切丸 CCW/G1一次圓化 DCCW/G2二次圓化處SCCW/G3球狀

5.丸粒粒度的檢測(cè)方法

介質(zhì)的尺寸大小與強(qiáng)度和殘余應(yīng)力場(chǎng)的深淺有關(guān)。介質(zhì)直徑小工件表面產(chǎn)生的殘余應(yīng)力較高,，但強(qiáng)化層較淺,介質(zhì)直徑大,，工件表面產(chǎn)生的殘余應(yīng)力較低，但強(qiáng)化層較深,因此有些要求較高的產(chǎn)品,，往往采取復(fù)合噴丸工藝,，即先用大介質(zhì)拋，再用小尺寸的介質(zhì)拋的工藝,。在強(qiáng)化噴丸時(shí)用的介質(zhì)尺寸必須保持一致性,，破碎或者磨小的丸必須分離出去，因?yàn)榻橘|(zhì)尺寸減小,，噴丸強(qiáng)度就會(huì)降低,。在設(shè)備上通常使用震動(dòng)篩選器來實(shí)現(xiàn)介質(zhì)大小的分離。
     

檢測(cè)方式：使用2-5只標(biāo)準(zhǔn)篩,，依照網(wǎng)目大小由上而下,，將一定數(shù)量的介質(zhì)放在最上端的篩網(wǎng)上，于規(guī)定的時(shí)間內(nèi)持續(xù)搖動(dòng)（一般是采用機(jī)械的方式）,，紀(jì)錄留在每個(gè)篩網(wǎng)上的介質(zhì)重量,，并標(biāo)準(zhǔn)與樣本總重量的百分比。

檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)：

         過篩尺寸對(duì)比：

         一次過篩尺寸=標(biāo)準(zhǔn)尺寸+0.1mm,一次過篩≤5%

         二次過篩尺寸=標(biāo)準(zhǔn)尺寸,二次過篩≥85%

         三次過篩尺寸=標(biāo)準(zhǔn)尺寸-0.1mm,三次過篩≤10%,塵埃含量≤0.5%

6.丸粒的破碎率彈簧噴丸強(qiáng)化的影響

介質(zhì)的破碎率越高,，使用成本越高,。破碎的介質(zhì)形狀不規(guī)則，但是尺寸還是很大,，很難被機(jī)器分離出去,，會(huì)損傷零件表面。破碎率越高,，產(chǎn)生的粉塵越多,，影響工廠環(huán)境和工作人員的身體健康。介質(zhì)的破碎率越低,在使用過程中能較好較長(zhǎng)的維持噴丸強(qiáng)度,。
             

檢測(cè)方式：耐磨性測(cè)試,從樣品中取出220克進(jìn)行測(cè)試,，其中的100克用來做歐文測(cè)試.一個(gè)循環(huán)包括500次旋轉(zhuǎn)周期，每一次循環(huán)后用0.3m㎡的篩網(wǎng)將小于該尺寸的分開并記下重量,，然后用新的代替被分離出來的,，這樣的話當(dāng)分離出來的有100克時(shí)，記下總計(jì)的旋轉(zhuǎn)周期的數(shù)據(jù),，此數(shù)據(jù)就是它的耐磨性數(shù)據(jù).

檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)：

彈簧噴丸強(qiáng)化已是一種可控性工藝技術(shù),，彈簧制造商和彈簧強(qiáng)化設(shè)備、介質(zhì)的供應(yīng)商們都已意識(shí)到,，這類強(qiáng)化過程像其他精密制造一樣,，對(duì)工藝的一致性,、可重復(fù)性和質(zhì)量要求越來越高，旨在提高彈簧強(qiáng)化的效果和精確度,！

另外,，丸粒的表面應(yīng)干燥、無油垢,，沒有腐蝕的痕跡等,。根據(jù)各廠家使用損耗情況最好是5至10公斤的小袋密封包裝，便于噴丸機(jī)的日常添加,。

7. 結(jié)論

上述談?wù)摰耐枇Ｙ|(zhì)量檢測(cè)方法是綜合了彈簧企業(yè)對(duì)采購?fù)枇Ｙ|(zhì)量的主要要求和檢測(cè),、試驗(yàn)方法，也是各類先進(jìn)丸粒技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的主要技術(shù)測(cè)試方法,。本文比較全面及系統(tǒng)的論述丸粒測(cè)試方法,，希望能為彈簧企業(yè)提供實(shí)用和有效的指導(dǎo)。

1）丸粒質(zhì)量對(duì)彈簧強(qiáng)化噴丸效果有顯著的影響,，主要的影響因素是丸粒的密度,、硬度、粒度,、圓度、耐久性等,。

2）以留篩率的方法來測(cè)試丸粒的大小是一種高效的,、實(shí)用的、簡(jiǎn)單的測(cè)試方法,，非常適合彈簧工廠監(jiān)控及采購進(jìn)料檢驗(yàn),。

3）高應(yīng)力彈簧強(qiáng)化噴丸應(yīng)采用盡量高硬度的丸粒，測(cè)試丸粒硬度需要合適加載的維氏硬度來測(cè)試,。

4）用循環(huán)次數(shù)來評(píng)價(jià)噴丸的耐久性能,，即丸粒失重速率，是一種比較實(shí)用和有效的方法,。

參考資料：

①　中國(guó)彈簧行業(yè)協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)CSSA70001-2007《彈簧表面強(qiáng)化用鋼絲切丸標(biāo)準(zhǔn)》

②　德國(guó)彈簧協(xié)會(huì)VDFI8001/2009標(biāo)準(zhǔn)

③　德國(guó)工業(yè)DIN8201標(biāo)準(zhǔn)

④　美國(guó)宇航材料規(guī)范SAEJ441標(biāo)準(zhǔn)

⑤　美國(guó)動(dòng)力機(jī)械工程師協(xié)會(huì)AMS2431標(biāo)準(zhǔn)