喷丸强化在汽车工业的部分应用

无丝赶浪

　　谁使用喷/抛丸强化工艺？
  i& q- o% }7 x　　目前，喷/抛丸强化工艺已广泛应用于汽车工业。任何凡是在交变载荷下运转的，受到循环应力作用的金属零部件都需要依靠喷/抛丸强化工艺来提高零部件疲劳寿命。
　　在汽车制造业，喷/抛丸强化主要用于螺旋弹簧、板簧、扭杆、齿轮、传动元件、轴承、凸轮轴、曲轴、连杆等关键零件的强化处理。
& v; ^& O# `. O9 c% Q　　现代喷/抛丸强化设备必须满足以下要求：
　　同步监测工艺参数
4 R" n' R# ?' N3 J8 X+ `　　具有储存和复制操作程序的功能
　　自我诊断式维护，能侦测到磨损和破损
　　容易接近所有零件，便于维护
　　通用的操作原理，可适应不同客户的要求
　　完全可编程控制
　　恒定的覆盖率
# X" ^4 u* k2 a5 u$ D% l- ]　　稳定、可重复得到的产品性能
2 S+ p  Q- j  P- ^　　低噪音和低粉尘释放
　　强化参数
　　以下强化参数的密切监控是很重要的：
4 w) R4 E. I/ I: a' k+ ?　　喷射角度
　　强化时间和压力
: T% \6 K2 h% _1 J　　喷嘴追踪速度(喷丸强化)
　　抛头转速(抛丸强化)
# V* C" u. a5 U. n2 K1 u　　工件转速或输送速度
　　丸料形状和尺寸
) m% Q; m! F; E# Z# I% B9 ]# x: I( ]　　丸流量
9 q" W# `/ M1 i$ S& u# P( W　　弯曲疲劳
　　弯曲疲劳是最常见的疲劳模式。利用喷丸强化能很快地解决这一问题，因为表面是拉应力最集中的地方。零件由于加工形成的残余拉伸应力区受到拉伸，弯曲载荷时，其表面产生疲劳裂纹或应力腐蚀裂纹。通过引入一个压应力可以抵消拉伸应力的影响，以增强工件抗疲劳失效的能力。
5 m# E" _* D4 T3 a0 Q) g2 [& H# D　　齿轮
5 W9 M1 i+ Z. @- M& x　　对齿轮进行喷丸强化是很常见的一种应用。任何尺寸或设计的齿轮都可通过喷丸强化来改善齿轮齿根的抗弯曲疲劳性能。齿轮接触面上产生的负载，在接触点下的齿根部区域形成弯曲应力。
6 h+ Z# h- i$ ?9 S' L# Y　　齿轮在经渗碳淬火或表面淬火后通常都要进行喷丸强化。增加的表面硬度同比例地形成压应力。取决于渗碳处理和喷丸强化的参数，齿轮在渗碳和强化处理后的最大残余压应力落在170-230 ksi(1170-1600MPa)之间。对渗碳齿轮的喷丸强化通常使用硬度高的弹丸(55-62 HRC)。当然，也可根据情况使用硬度小些的弹丸(45-52 HRC)，它产生的压应力是硬喷丸的约50%。
) v, W6 U" z2 d0 ^, G, T& O, A　　通过锤击，镗磨引入一个压应力，从而在齿部形成对抗接触疲劳是目前最佳的一个方法。对喷丸强化形成的小凹进行表面光整，能让接触载荷通过大的表面上分散出去，从而减少接触应力。
, T4 T4 X2 z7 R: C3 P' v　　连杆
' A: U! g) K- u) I　　连杆因承受复杂的交变载荷，必须进行表面喷丸强化处理。连杆上最关键的疲劳区域是相连大孔的”工”字梁两侧孔径。压应力下的粗糙表面比拉应力下光滑表面具有更好的疲劳性能，因而大部分的被强化表面不需要做任何预处理或强化后处理。
　　曲轴
　　由于曲轴在交变应力作用下工作，其轴颈截面变化转接圆角处发生应力疲劳和应边疲劳破坏的危险性极大。在大部分情况下，曲轴上所有的孔径都需要进行喷丸强化。曲轴圆角是应力最集中区域。当发动机点火时，最大应力产生在圆角底侧。疲劳裂纹在圆角处产生，再扩展到曲轴本体，造成更严重的失效。
　　实践证明，喷丸强化对于铸钢，锻钢，球墨铸铁，和等温淬火钢曲轴疲劳寿命的提高非常有效。
- D( f5 ^3 e& t: k: o　　扭杆
　　汽车独立悬架扭杆弹簧(简称扭杆)是悬架的关键件。扭杆起到平衡的左右，用于维持运动中的稳定性。当用在需要重复载荷的系统如汽车悬架，喷丸强化能提高扭杆疲劳极限和可靠性。
- p, X  r. T0 h" b$ U+ Y' A2 p　　恒定的丸流量
　　喷/抛丸强化工艺中最重要的环节之一是对丸料或介质流量的控制。为达到该目的，维尔贝莱特(集团)的强化设备都装有一个特殊的定量阀或机械系统以监控丸流量。介质流量和其他强化参数的数据资料均可下载，用于质量管理或工序控制统计(SPC)。
　　耐磨损
' U+ G4 P$ M7 z' w5 {' W　　所有维尔贝莱特(集团)的抛丸强化设备具有坚固的结构，确保长时间的使用寿命和最少的磨损。那些经受长期摩擦的易损件，如橡胶衬套，喷嘴和抛头夹具，很方便更换。
　　低噪音和低粉尘释放
) S( }5 I# d, B　　为了最大程度地降低噪音水平，维尔贝莱特(集团)使用特殊的隔音材料、噪音屏壁或带隔板的进出过道。设备的粉尘释放水平符合欧盟最新制定的标准。
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