高度弹丸流喷射到弹簧表面使表层产生塑性变形

弹簧喷丸处理原理

　　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。弹丸直径越大，弹丸的初始速度越快，弹丸与试件碰撞所产生的动量也就越大，喷丸的强度也就越大，喷丸所形成的残余压应力可达到零件材料抗拉强度的的60%，残余应力层的深度可达0.25mm，而最大极限值约为1mm。喷丸强度的实现是建立在一定的喷丸时间之上的。经过一定时间喷丸后，当喷丸强度达到饱和时，若再延长喷丸时间，强度将不再明显增加。在测试喷丸强度的阿尔曼试验中，试片变形的拱高的高低表示喷丸强度的大小，它与喷丸时间有直接的关系。

相关推荐：

压缩弹簧寿命测试方法

介绍几个提高弹簧使用寿命的方法

普通拉伸弹簧的寿命

如何增加弹簧的使用寿命

螺旋弹簧疲劳寿命估算方法

双扭簧的寿命计算

 为什么弹簧会疲劳

弹簧喷丸强化后的特点

　　(1)弹簧表面残余压应力的大小和压应力层的深度取决于受喷材料的性能和喷丸强度。材料的强度和硬度越大，压应力就越大，压应力层的深度就越浅，喷丸强度越高，压应力层的深度也越大。

　　(2)弹簧表层的材料组织发生变化。

　　(3)弹簧表面变得粗糙。试件表面的粗糙度随着喷丸强度的提高、表层硬度的降低和弹丸尺寸的减小而变差。

　　(4)尺寸增大，受喷表面的金属被挤出，形成微小的金属波峰，故而尺寸增大。

弹簧常用符号

A——弹簧材料截面面积

a——距形截面材料垂直于弹簧轴线的边长

B——平板的弯曲刚度

b——高径比距形截面材料平行于弹簧轴线的边长

C——螺旋弹簧旋绕比碟簧直径比

D——弹簧中径

D1——弹簧内径

D2——弹簧外径

d——弹簧材料直径

E——弹簧模量

F——弹簧的载荷

F'——弹簧的刚度

Fj——弹簧的工作极限载荷

Fo——圆柱拉伸弹簧的初拉力

Fr——弹簧的径向载荷

F'r——弹簧的径向刚度

Fs——弹簧的试验载荷

f——弹簧的变形量

fj——工作极限载荷

fr——弹簧的静变形量

fs——试验载荷

fo——拉伸弹簧对应于处拉力

G——材料的切变模量

g——重力加速度

H——弹簧的工作高

Ho——弹簧的自由高长度(mm)

Hs——弹簧试验载荷下的高

h——碟形弹簧的内载锥高度

I——惯性矩

Ip——极惯性矩

K——曲度系数

Kt——温度修正系数

ρ——材料的密度

σ——弹簧工作时的正应力

σb——材料抗拉强度

σj——材料的工作极限应力

σs——材料的抗拉屈服点

τ——弹簧工作时的切应力

L——弹簧材料的展开长度

l——弹簧材料有效工作圈展开长度

M——弯曲力矩

m——作用于弹簧上物体的质量

ms——弹簧的质量

N——变载荷循环次数

n——弹簧的工作圈数

nz——弹簧的支承圈数

n1——弹簧的总圈数

pˊ——弹簧单圈的刚度

R——弹簧圈的中半径

R1——弹簧圈的内半径

R2——弹簧圈的外半径

r——阻尼系数

S——安全系数

T——扭矩

Tˊ——扭转刚度

t——弹簧的节矩

tc——钢索节距

U——变形能

V——弹簧的体积

v——冲击体的速度

Zm——抗弯截面系数

Zt——抗扭截面系数

α——螺旋角

β——钢索拧角

δ——弹簧圈的轴向间隙

δr——组合弹簧圈的径向间隙

ζ——系数

η——系数

θ——扭杆单位长度的扭转角

κ——系数

μ——泊松比；长度系数

ν——弹簧的自振频率

Vr——弹簧所受变载荷的激励频率

τb——材料的抗剪强度

τj——弹簧的工作极限切应力

τo——材料的脉动扭转疲劳极限

τs——材料的抗扭屈服点

τ-1——材料的对称循环扭转疲劳极限

υ——扭转变形角

弹簧常用线材的基础知识

在工作中，我们常常会碰到一些常用线材，但是，因为工艺或客户的特殊要求，我们常常会使用不同国家制造的线材，但是因为各国的语言不同，所以对标识形成了困难，于是国际社会统一了一个标识方法，那就是用分子式表示，就像碳用 C 表示一样。

1、漆包线：PEW 

2、铍铜线：BEW 

3、青铜线 ：BRASS

4、低碳钢线：C1008 C1010 C1006 

5、C1008zn：镀锌铁线 

6、磷铜：C5210，C5191 

7、磷铜线：C5191 

8、镀锡磷青铜：CUSN5

9、N80：发热丝 

10、SUS301~316 不锈钢线 

11、SWC 碳钢线 

12、BAT：加厚 

13、SW Zn 镀锌高碳钢 

14、SWPA~SWPB 琴钢线 

15、Yus130M 无磁不锈钢 

16、TIW：钛线 

17、SPTE：白铁 

22、S-CO 树脂树 

23、SWC-NI 镀镍碳钢线

线材硬度代码：

H 1/2 1/2 硬 H 1/4 1/4 硬 H 3/4 3/4 硬 H 4/4 全硬 H00 全软。

喷丸处理能够增加弹簧的周期寿命

　　当进行喷丸处理时，适量的残余压力被强化到了弹簧的表面,从而使弹簧的性能得到以改善。这样，工程师们无需用更多的材料可以获得增加弹簧工作应力或是延长原设计的弹簧使用寿命的效果。

　　喷丸处理的目的是要在弹簧表面最小变形的情况下获得最大的压力。在喷丸处理过程中，对于喷丸的时间、速度以及丸粒的大小这些可调变量的控制是至关重要的。经过喷丸处理，能将那些由于凹坑，划痕造成的应力集中的不良影响降低到最低程度。

　　喷丸处理虽然不能够消除材料时内部缺陷，但是它能够减少弹簧表面的总抗张应力。因此，在同一给定条件下经过喷丸处理的弹簧因上述缺陷所造成的失效率要比未经处理的弹簧低得多。

　　如果进行喷丸处理的时间过短，就不能获得最长的弹簧使用寿命周期，若要获得最佳使用寿命周期，工程师们就只能更改用更粗的材料或者用合金材料，这样就会生产成本上升，经济效益下降。如果进行喷环处理的时间过长，就会使弹簧表面变形造成缺陷。如果喷完处理过于激烈，即使弹簧表面没有出现较深的凹坑，也会使弹簧产生表面缺陷。

　　在对压力弹簧进行喷丸处理时，喷丸的粒径通常是弹簧线材直径的5~20%，弹簧间的节距越小，喷丸的力度也应该越小，这样才能使丸粒对弹簧内侧也起到喷丸处理的作用。