弹簧制造厂弹簧喷丸技术要求

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弹簧制造厂弹簧喷丸技术要求

  • 发布时间:2022-03-14

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  弹簧制造厂弹簧喷丸技术要求

  

  弹簧喷丸的作用

  

  喷丸强化可用于改善易发生疲劳、应力腐蚀断裂、氧化和点蚀的机械零件的机械性能。喷丸处理主要起到强化作用,可以改善材料(零件)的各种性能,但也会给表面带来一定的损伤。根据研究结果和实践经验,喷丸的作用和效果如下。

  

  (1)喷丸强化的主要目的是提高零件的疲劳强度。喷丸强化是交变载荷零件的重要改进手段。喷丸强化对提高工件的疲劳寿命有显着效果。

  

  (2)防止应力腐蚀开裂(SCC) 应力腐蚀的特点是只有拉应力或腐蚀时不会开裂,两者同时工作时会发生断裂。除了环境和材料方面的措施外,防止SCC的对策是如何减少或消除材料表面的拉应力。从残余应力的角度来看,去应力热处理和喷丸处理是可行的方法。虽然喷丸只对表面的薄层起作用,但由于腐蚀和裂纹都是从表面开始的,喷丸对防止SCC有显着的效果。

  

  (3) 防止延迟断裂 延迟断裂是指因腐蚀而使氢在钢的晶界处聚集,产生沿晶裂纹并扩展直至断裂。断裂的原因是常温下能在附近扩散的氢(扩散氢),即钢中原有的氢和腐蚀产生的氢以应力集中聚集在晶界处,在晶界处产生裂纹,沿晶界扩展产生断裂。试验表明,喷丸强化可提高易发生延迟断裂的高强度钢和合金渗碳钢在调质后的延迟断裂强度极限,延缓裂纹的发生,延长使用寿命。

  

  (4)随着加工时间的增加,对表面粗糙度的破坏程度增加,加工后的表面会逐渐被压痕覆盖。直到原来的表面被喷丸后的表面完全取代,喷丸后的表面与原来的加工或磨削表面有明显的不同,从而导致喷丸产生的各种效果。一般情况下,喷丸后材料表面粗糙度增加,其损伤程度与喷丸强度、喷丸尺寸、抛射速度、喷丸硬度和加工材料硬度等多种因素有关。

  

  (5)对材料表面结构的破坏。正确合理的喷丸处理有利于材料表面微观结构的强化。但是,当喷丸处理较差时,如过度喷丸,会带来表面结构的破坏,即表面材料的折叠缺陷和过度循环应变疲劳引起的微裂纹。

  

  (6)喷丸处理的其他作用还包括由于润滑性的提高而提高不锈钢的耐磨性、导热性和耐腐蚀性。

  

  弹簧喷丸主要用于控制和测量弹簧喷丸效果的测试和检验项目

  

  (1)喷丸强度喷丸强度取决于单位时间内作用于工件单位面积上的动能,以阿尔曼试件在饱和点的弧高来评价。喷丸强度是衡量喷丸强化效果最重要的参数,是弹簧喷丸技术要求中必不可少的控制指标。

  

  (2) 喷丸覆盖率是指喷丸形成的弹痕面积与总测量面积之比。一般来说,覆盖率可以通过目测法和标准图片比对法来确定,也可以使用覆盖率检测仪器。

  

  (3) 残余应力是去除外力和热影响后材料上保留的内应力。喷丸强化的应力强化作用主要涉及喷丸后弹簧表面残余应力场的深度和形状。推荐使用 X 射线压力测试仪。喷丸强化层的残余应力场可采用逐步电蚀剥离法测量。

  

  (4)显微硬度喷丸表面层的显微组织强化实际上包括显微组织和相应力学性能的变化。组织强度测量参数强化包括微变形、刀片尺寸、位错密度等;力学性能的变化包括显微硬度甚至表层宏观力学指标,如屈服强度。事实上,测试显微硬度更容易(更好使用小负载,小于50g)。在工艺验证或研究过程中,对喷丸表面进行硬度梯度测试,以获得表面组织强化的效果数据。

  

  (5) 喷丸后可测量表面粗糙度。一般弹簧产品的技术标准中没有对弹簧表面粗糙度的规定,但提出了一些对可靠性要求较高的高端弹簧。

  

  (6)喷丸强化层的显微组织 喷丸表层的显微强化包括显微组织和相应力学性能的变化。显微组织强化的测量参数包括微变形、刀片尺寸、位错密度等。在研究喷丸强化工艺时,需要借助电子金相分析这些参数。在生产现场,作为衡量弹簧喷丸效果的测试方法,常规的光学金相测试也很重要。

  

  弹簧喷丸强化工艺

  

  1)组合喷丸技术。组合喷丸强化工艺,又称多重喷丸强化工艺。大多数经济的工艺使用二次抛丸。这是通过使用不同直径的喷丸来实现的。使用较大的颗粒来获得残余压应力和表面光洁度。

  

  2) 应力喷丸处理。应力喷丸工艺也是经典的喷丸工艺,只是因为它很难应用于大批量生产。但由于近几年应力喷丸设备的快速发展,在高应力汽车悬架弹簧的量产中得到了很大的发展。特别是应力强化喷丸与其他喷丸工艺相结合,具有很好的强化效果。应力抛丸预应力一般设定在700~800MPa。应力抛丸后残余应力峰值可达1200~1500MPa,从而获得较高的疲劳强度。

  

  弹簧喷丸后工艺

  

  弹簧喷丸后去应力退火工艺。喷丸处理后的加工层,与一般发生塑性变形的材料一样,会因内应变而降低弹性极限。低温去应力退火可有效恢复弹性极限等性能。但是,喷丸强化是通过残余应力获得的强化效果。去应力退火温度过高会降低这种有效的残余应力。因此,通常的去应力退火温度为180~220℃,保温时间为20~30min。

  

  弹簧喷丸后的预应力过程。为了保证弹簧的疲劳寿命,通常会增加加强弹簧的喷丸处理工艺。一般采用二次喷丸,也有应力喷丸或热喷丸。为了提高弹簧的抗应力松弛能力,弹簧通常在喷丸后进行强压处理。

  

  弹簧喷丸标准

  

  GB/T31214。 1-2014春季喷丸

  

  JB/T 10802-2007 圆柱螺旋弹簧抛丸清理技术规范


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