弹簧材料中的剩余应力如果与工作应力方向相反，则可提高弹簧的承载能力

弹簧强压处理的原理及方法

　　作用在弹簧上的应力：螺旋压缩、拉伸弹簧主要是切应力；螺旋扭转弹簧、板弹簧和片弹簧主要是弯曲应力，但不论是受切应力还是弯曲应力或两者合成应力的弹簧，都是在材料的表层产生最大的应力。

　　弹簧材料中的剩余应力如果与工作应力方向相反，则可提高弹簧的承载能力；如果与工作应力方向相同，则降低弹簧的承载能力。在弹簧的制作过程中，由于卷制和冷加工所产生的剩余应力，即内应力多为后一种情况，因此，要采用去应力退火处理来消除这种内应力，在弹簧制造中所采用的强压(拉、扭)处理、喷丸处理和滚压处理等机械强化工艺，使弹簧材料表面内产生有利的剩余应力，从而可提高弹簧的承载能力。

　　强压(强拉、强扭)处理 对压缩弹簧是把弹簧压至材料层的应力超过屈服点，使表面产生负剩余应力，心部产生正剩余应力。

　　其工艺方法有两种，一种是静强压，把弹簧压至要求高度，停放6~48h，然后放开。这种方法占用工艺装置及设备较多，占用场地也较大。但性能较稳定，宜用于一些小弹簧。

　　另一种方法是用较慢速度(约1min)把弹簧压至规定高度，然后缓慢放开(约1min),使弹簧产生塑性变形。随后在该高度下进行立定处理。这种方法与静强压有同样效果，适用于各类大弹簧。

如果强压处理适当，在同样的工作条件下，弹簧的疲劳寿命可以提高5% ~35%

弹簧强压处理对寿命的影响

　　不同类型的弹簧其强压处理的方法也不一样。扭杆弹簧是将扭杆在工作载荷的方向，加以超过扭杆切变弹性极限的扭矩。压缩和拉伸弹簧分别加以超过弹簧材料切变弹性极限的压缩和拉伸载荷。扭转弹簧加以超过弹簧材料弹性极限的扭矩。总之，在处理时所加的载荷与弹簧所受的工作载荷类型和方向应一致。剩余应力是由剩余变形的程度来确定的，而剩余变形使得弹簧的尺寸公差难以控制，所以处理载荷的大小，必须在设计时考虑。

　　如果强压处理适当，在同样的工作条件下，弹簧的疲劳寿命可以提高5% ~35%。反之，如果处理不当，如预加载荷过大，反而会使疲劳寿命下降；另外，弹簧经过一定时间的工作之后，随着剩余变形和弹簧性能的变化，会使弹簧的正常工作遭到破坏。

在高温条件下工作的弹簧，为了防止蠕变和松弛，应进行加温强压处理或蠕变回火

　　弹簧热强压

　　在高温条件下工作的弹簧，为了防止蠕变和松弛，应进行加温强压处理或蠕变回火。加温强压处理是将弹簧在高于工作温度的条件下进行的强压处理。在加载荷的状态下（一般为工作时的变形状态或并圈状态)进行低温回火的工艺叫蠕变回火。两者的主要区别在于应力和保温时间，它们都具有强化和去应力退火的双重作用。这对于在温度稍高的环境工作的弹簧是有利的，一方面可以防止弹簧的松弛，另一方面可提高疲劳强度。

　　加温强压处理和蠕变回火，主要使用在冷加工成形的螺旋弹簧上。它们的处理条件(温度、应力、时间)根据弹簧的设计要求来选择。一般常用的钢质弹簧，温度多在200400℃，蠕变回火时间为30min左右，加温强压处理的保持时间可为2~6h。对于耐热弹簧材料，温度可再高一些，时间可再长一些。

　　强压处理后，如进行低温回火将起到与立定处理后进行低温回火同样的效果。其低温回火工艺参照立定处理后低温回火工艺。

　　弹簧经过强压处理后自由高度要降低，为了达到图样规定的要求，在卷簧时对自由高度要留出此变形量，也就是预制高度。

喷丸处理或喷丸强化，亦称抛丸处理。它是提高机械零件疲劳寿命的有效方法之一

弹簧的喷丸处理

　　喷丸处理或喷丸强化，亦称抛丸处理。它是提高机械零件疲劳寿命的有效方法之一，在弹簧制造业中广泛应用。

　　喷丸处理就是以高速弹丸流喷射弹簧表面，使弹簧表层发生塑性变形，而形成了一定厚度的表面强化层。从应力状态来看，强化层内形成了较高的剩余压应力。由于材料表面剩余压应力的存在，当弹簧在承受变载荷时，可以抵消一部分变载荷作用下的最大拉应力，从而提高弹簧的疲劳强度。从组织结构看，强化层内形成了密度极高的位错，在随后的变应力、温度或两者同时的作用下，位错逐渐排列规则，形成多边形，即强化层内逐渐形成更加微小的亚晶粒(亚结构)。这种表面层冷作硬化的结果，同样也具有增加疲劳强度的作用。

　　另外，喷丸处理还能清除弹簧表面的疵点(微小的缺陷、脱碳)，减少应力集中等，从而消除或减少了疲劳源。

　　喷丸处理可使表面粗糙度下降或升高，表面粗糙度的增高不利于疲劳强度的改善。所以，在任何情况下都应避免喷丸工艺对表面粗糙度引起明显地增高。

　　喷丸处理工艺参数包括弹丸材料、弹丸尺寸、弹丸硬度、弹丸速度、弹丸流量、喷射角度、喷射时间、喷枪或离心轮至被喷射表面的距离。合理地选择这些工艺参数，可以获得好的喷丸效果。

弹簧喷丸有普通弹簧喷丸（自由弹簧喷丸)、应力/应变弹簧喷丸和多级弹簧喷丸等类型。

弹簧喷丸的类型

　　弹簧喷丸有普通弹簧喷丸（自由弹簧喷丸)、应力/应变弹簧喷丸和多级弹簧喷丸等类型。

　　(1)普通弹簧喷丸(自由弹簧喷丸) 弹簧在无任何外力作用和常温下自由接受弹簧喷丸强化处理。

　　(2)组合弹簧喷丸 组合弹簧喷丸一般也称多次弹簧喷丸工艺。大多数经济的工艺是采用二次弹簧喷丸，通过采用不同粒度的弹丸弹簧喷丸来实现。第一次采用弹丸粒度较大来获得残余压应力峰值和深度，第二次采用较小弹丸粒度来提高表面和次表面残余压应力和表面质量。

　　(3)应力弹簧喷丸 应力弹簧喷丸也是一项比较经典的弹簧喷丸工艺，只是因为难以应用于大批量生产，但近年来由于应力弹簧喷丸设备的快速发展，在高应力汽车悬架弹簧大批量生产中得到了较大发展。特别是应力强化弹簧喷丸与其他弹簧喷丸工艺的组合应用具有很好的强化效果，应力弹簧喷丸的预应力一般设定在700 ~800MPa，经应力弹簧喷丸后，残余应力的峰值可以达到12001500MPa，具有非常好的抗疲劳强度。

　　(4)弹丸形状 弹丸形状对弹簧喷丸效果影响很大。弹簧喷丸时应采用规范的弹丸。规范的弹丸外形表面光滑呈球形或椭球形，而且尺寸符合规格。弹簧喷丸时应避免采用不规范的弹丸，外形呈尖锐角或呈长针状的弹丸，铸造丸中含有砂眼和气孔的弹丸，以及尺寸超出规格的弹丸。应用不规范的弹丸进行弹簧喷丸，不但达不到弹簧喷丸效果，反而造成被喷表面的损伤，而降低疲劳强度。为此对在使用中的弹丸，应定期进行筛选分离，淘汰那些破损或尺寸已超规定的弹丸，以保证弹簧喷丸效果。