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化。它是提高機械零件疲勞壽命的有效方法之一，在彈簧制造業中廣泛應用。
??? 拋(pao)丸(wan)處理(li)的(de)(de)(de)原理(li)如(ru)圖(tu)1所示。拋(pao)丸(wan)處理(li)就是(shi)以(yi)高速(su)彈(dan)(dan)丸(wan)流(liu)噴射彈(dan)(dan)簧(huang)(huang)表面，使(shi)彈(dan)(dan)簧(huang)(huang)表層發(fa)生塑性變(bian)形，而(er)(er)形成(cheng)了一(yi)定(ding)厚度的(de)(de)(de)表面強化(hua)(hua)(hua)層(圖(tu)1—a)。從(cong)應(ying)力(li)狀態(tai)來(lai)看，強化(hua)(hua)(hua)層內(nei)(nei)形成(cheng)了較(jiao)高的(de)(de)(de)剩(sheng)余(yu)壓(ya)應(ying)力(li)(圖(tu)2—b)。由(you)于材料表面剩(sheng)余(yu)壓(ya)應(ying)力(li)的(de)(de)(de)存(cun)在(zai)(zai)，當(dang)彈(dan)(dan)簧(huang)(huang)在(zai)(zai)承受變(bian)載荷時，可以(yi)抵消(xiao)一(yi)部分(fen)變(bian)載荷作(zuo)(zuo)用下的(de)(de)(de)最大拉應(ying)力(li)，從(cong)而(er)(er)提高彈(dan)(dan)簧(huang)(huang)的(de)(de)(de)疲勞(lao)強度。從(cong)組織(zhi)結(jie)構看，強化(hua)(hua)(hua)層內(nei)(nei)形成(cheng)了密度極高的(de)(de)(de)位錯(cuo)(圖(tu)1—c)，在(zai)(zai)隨(sui)后的(de)(de)(de)變(bian)應(ying)力(li)、溫度、或(huo)二者同時的(de)(de)(de)作(zuo)(zuo)用下，位錯(cuo)逐漸排(pai)列規則，形成(cheng)多(duo)邊形，即(ji)強化(hua)(hua)(hua)層內(nei)(nei)逐漸形成(cheng)更加(jia)微小的(de)(de)(de)亞晶粒(亞結(jie)構)(圖(tu)1—d)。這種表面層冷作(zuo)(zuo)硬化(hua)(hua)(hua)的(de)(de)(de)結(jie)果，同樣(yang)也(ye)具有增加(jia)疲勞(lao)強度的(de)(de)(de)作(zuo)(zuo)用。

a)彈簧在拋丸處理過程中? b)強化后表面塑性變形層(強化層)內的應力分布
c)組織(和位錯) 結構d)在隨后的交變載荷(或溫度)作用下組織(和位錯)結構的變化
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??? 另外，拋丸處理還能清除彈簧表面的疵點(微小的缺陷、脫碳)，減少應力集中等，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時間、碰撞角度等有關。彈丸有三種，即鑄鐵丸、鑄鋼丸、切割鋼絲丸。
??? 鑄鐵丸價格低廉，由于質脆，容易破碎而導致銳利的棱角，致使被拋表面產生傷痕，成為應力集中點，而成為疲勞破壞源。故在彈簧拋丸處理中應用較少。
??? 鑄鋼丸價格比鑄鐵丸高一些，但它不容易破碎，使用壽命比鑄鐵丸高。
??? 切割鋼絲丸價格較貴，使用壽命長。新的鋼絲丸是有角的圓柱體，但是在使用中角會磨去變圓，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使彈簧表面劃傷，從而影響拋丸對改善疲勞性能的效果，所以在使用新鋼絲丸時，應先拋不合格的零件或廢彈簧數小時后(待棱角去除變圓)，再加入拋丸機內拋正常的彈簧。
??? 彈丸的直徑一般常用的規格0．5—1．5mm范圍內。制造者可根據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尚少使用。當彈簧簧絲直徑小于2mm時，在拋丸后變形大，滿足不了彈簧尺寸公差要求的情況下，可選用玻璃丸來進行拋丸處理，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化處理。
2．拋丸機? 拋丸機(也稱噴丸機)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，動能消耗大，由于壓縮空氣中含有水蒸氣，機器停用后，彈丸會粘為一團，易使拋丸裝置和彈丸銹蝕，因此，氣噴式拋丸機在彈簧拋丸中較少應用；離心式拋丸機的優點是動力消耗較少，速度比較穩定。螺旋彈簧在拋丸時，要不停地翻動或轉動，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進行拋丸。離心式拋丸機轉輪周邊的導向板等易磨蝕。
??? 離心式拋丸機常用的有滾筒式(圖(tu)2—a)、履帶(dai)式(圖(tu)2—b)和回轉滾道式(圖(tu)2—c)三種型式。

a)滾筒式? b)履帶式? c)回轉滾道式
1一滾筒? 2、6、7一拋丸頭? 3、5、8一工件
4一履帶? 9一回轉滾道? 10一輸送帶
??? 3．拋丸效果檢驗? 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、彈丸拋射的速度和密度，以及拋射時間等。但在實際的加工中諸如以上各因素不可能一一測定，而是采用弧高度和復蓋率的檢驗方法。
不銹鋼彈簧