吊鉤式拋丸機噴丸技術(shù)的發(fā)展

吊鉤式拋丸機噴丸又稱為噴丸或受控噴丸，是以提高機械零部件疲勞強度或抗應(yīng)力腐蝕性能為目標的一種表面處理技術(shù)。
　　一、噴丸原理
　　噴丸技術(shù)是指在外力的驅(qū)動下，噴丸介質(zhì)(彈丸)高速沖擊受噴零件表面，使材料表層發(fā)生彈性、塑性變形，從而改變其組織結(jié)構(gòu)、殘余應(yīng)力和表面狀態(tài)，在增加位錯密度和引入殘余壓應(yīng)力的共同作用下而達到效果。
　　1.殘余應(yīng)力場的作用
　　噴丸引入的殘余壓應(yīng)力場在不同種類的交變載荷下起著不同的作用，其機理也有所不同。表面未經(jīng)的零件，其疲勞源大多萌生于表面，這種情況下獲得的疲勞   叫做表面疲勞   ，它是材料的一個特征值。噴丸后的疲勞源也往往萌生于表面，表面殘余壓應(yīng)力在此起著抵抗外載荷拉應(yīng)力的作用，在此情況下，殘余壓應(yīng)力起著直接的作用，稱為應(yīng)力。在噴丸不引起嚴重表面應(yīng)力集中的情況下，疲勞源萌生于次表層拉應(yīng)力區(qū)，殘余壓應(yīng)力場的作用只是把疲勞裂紋源從表面驅(qū)趕到次表面，此時殘余壓應(yīng)力場起到間接的作用。
　　2.組織的作用
　　高溫合金噴丸后，在高溫服役過程中，噴丸殘余壓應(yīng)力場大約在10h內(nèi)便松弛殆盡，此時塑變層的組織結(jié)構(gòu)基本保持其噴丸后的狀態(tài)，因此，對高溫環(huán)境服役的零件，噴丸對疲勞性能的起主要作用的是組織。材料表層無噴丸塑性變形層時，內(nèi)部運動的位錯一旦達到表面，形成尖銳的臺階，產(chǎn)生應(yīng)力集中：而噴丸后，表面存在噴丸層，在與上述相同的應(yīng)力水平下層內(nèi)的位錯較基體   難以開動，因此可以顯著基體的疲勞性能。
　　3.表面形貌的作用
　　噴丸對零件表面造成的變化可能成為因素，也可能是弱化因素，這取決于零件噴前的表面狀態(tài)和噴丸工藝。當(dāng)受噴前表面粗糙度值較高，且噴丸強度不大時，噴丸后表面粗糙度值Ra反而降低，此時噴丸對表面形貌的改變即為因素：當(dāng)噴丸后表面粗糙度值顯著提高或由于過噴引起表面微裂紋，將降低受噴零部件的疲勞強度。
　　二、噴丸技術(shù)的應(yīng)用
　　噴丸技術(shù)的，，限制小，實施難度低，因此應(yīng)用越來越廣泛。
　　三、噴丸工藝的選擇
　　噴丸工藝參數(shù)包括噴丸介質(zhì)、彈丸流量、噴射壓力、噴丸角度、噴射距離和時間等。研究者將這些參數(shù)歸結(jié)于噴丸介質(zhì)、噴丸強度和覆蓋率。
　　1.噴丸介質(zhì)的選擇
　　噴丸介質(zhì)(彈丸)的選擇主要依據(jù)零件的力學(xué)性能、形狀、尺寸及服役條件，包括彈丸種類和尺寸選擇兩方面。
　　噴丸用彈丸有金屬彈丸(如鑄鐵丸、鑄鋼丸、切制鋼絲丸和不銹鋼丸等)和非金屬彈丸(陶瓷丸和玻璃丸等)。金屬彈丸中鑄鋼丸韌性好，成本較低，因此應(yīng)用較多。陶瓷彈丸是一種較新的噴丸介質(zhì)，可用于替代玻璃丸和部分替代鑄鋼丸。
　　彈丸種類的選擇一般應(yīng)遵循：①黑色金屬可用各種彈丸，有色金屬及不銹鋼零件建議選用非金屬丸或不銹鋼丸。②對噴后表面粗糙度要求不高的零件可選擇金屬丸，反之則應(yīng)選擇陶瓷丸或玻璃丸。③受噴材料硬度較高的，應(yīng)選擇的彈丸。
　　彈丸的尺寸選擇應(yīng)遵循以下原則：①對于零件狹縫和溝槽等非開放式受噴部位，彈丸的尺寸應(yīng)   的通過性，如齒根R較小的齒輪，彈丸直徑應(yīng)小于R/2。②對于噴丸前表面粗糙度值較大的零件，宜選擇較大尺寸的彈丸，反之則宜選擇較小尺寸。③對于噴丸后表面需要進行機械加工的零件噴丸，彈丸宜選擇較大尺寸。
　　2.噴丸強度的選擇
　　噴丸強度是噴丸介質(zhì)沖擊能量的度量值，噴丸強度通常使用Almen試片進行度量，零件噴丸強度的選擇應(yīng)遵循以下原則：①應(yīng)噴丸變形能夠滿足設(shè)計的要求。②在不產(chǎn)生損傷的前提下，提供足夠的效果。③同樣的材料噴丸，噴前零件的表面粗糙度值越高，則噴丸強度應(yīng)隨之適當(dāng)增大。④對于噴丸前表面電鍍或噴后表面進行機械加工的零件噴丸，應(yīng)選擇較大的噴丸強度。
　　3.噴丸覆蓋率
　　受噴零件表面上彈丸坑占據(jù)的面積與受噴表面總面積之比值，通常以白分數(shù)表小，稱為表面覆蓋率。噴丸覆蓋率的選擇應(yīng)根據(jù)受噴零件的實際狀態(tài)而定，一般情況下對于室溫服役的零件，噴丸覆蓋率應(yīng)達到200%：而對于高溫下服役的零件則應(yīng)根據(jù)零件的服役狀態(tài)通過試驗確定   佳噴丸覆蓋率。
　　四、噴丸技術(shù)的發(fā)展
　　噴丸技術(shù)的主要發(fā)展趨勢是：
　　(1)量化效果　要加強對噴丸層性能的定量研究，特別是殘余壓應(yīng)力場的穩(wěn)定性和松弛規(guī)律的研究，發(fā)展數(shù)學(xué)模烈和借助計算機手段實現(xiàn)噴丸零件壽命的分析和預(yù)測。
　　(2)新烈噴丸介質(zhì)　加強對新烈噴丸介質(zhì)的研究和，滿足機械零件對噴丸表面完整性的要求。
　　(3)新烈噴丸與復(fù)合　新烈的噴丸技術(shù)，如激光噴丸、射流噴丸等：研究復(fù)合技術(shù)，獲得   佳的協(xié)同效應(yīng)，使基體材料層具有   優(yōu)異的力學(xué)性能。
　　(4)噴丸設(shè)備　設(shè)計和具有   、和低能耗的噴丸設(shè)備。