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| 喷丸强化工艺流程控制 | |
| 维尔贝莱特(集团) | |
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喷丸强化必须在可控状态下进行，X衍射检测技术目前有效分析检测完全压应力深度的技术之一。要确保强化符合预设的规格标准，在加工工程中，必须严密监控以下参数
- 丸料介质
- 覆盖率
- 强度
- 设备
维尔贝莱特（集团）提供给其航空、汽车等工业客户的抛/抛丸/喷丸强化设备都满足和超过最严格的质量标准和国际相关认证体系，如航空领域通用的Nadcap标准。
丸料控制
图11-1显示的是合格和不合格丸料形状。强化介质大多数是圆形的。如使用过的丸料磨碎了，那碎裂的丸料必须清除掉，以防止再次使用而损伤工件表面。抛丸/喷丸强化的丸料介质必须具有均匀的尺寸。因为介质打击到零件表面所产生能量的大小，与其重量和喷射速度直接相关。大尺寸的丸料由于其重量大，所以打击能量也较大。如果尺寸不同的丸料混合在一起使用，较大尺寸丸料产生较深的残余压应力层；较小尺寸丸料形成较浅压应力层，这样不均匀、参差不齐的残余压应力层直接导致强化结果的不一致，进而严重影响提高疲劳强度的效果。
为了正确地分离出尺寸和形状不合格的丸料、维尔贝莱特（集团）利用一种特殊的螺旋式筛分系统，它包含内圈和外圈转动，原理是根据圆形丸料和破损丸料的滚动速度不同来将它们区分开。丸料会经由一个通道管路到达螺旋分离器上端的圆锥形上方，随后掉落在圆锥上，在螺旋分离器内圈向下滚动。圆形丸料会获得足够速度，能逃离到外圈，这些分流到外圈的圆形丸料是可重复使用的合格介质；而破碎的尺寸不合格丸料滚动就非常不顺利，会滞留在内圈，直到分离结束后，将其清除掉。
强度控制
抛丸/喷丸强化强度代表的是丸流喷打产生的能量。它是强化工艺中一个非常重要的参数指标，是确保强化生产可重复性的关键因素。丸流喷射在零件表面所产生能量大小与形成的压应力水平直接相关。使用较大尺寸丸料和/或增加丸流速度，都会增加喷丸强度。除此外，喷射角度和使用的丸料也会影响强化强度。
强化强度可用阿尔门试片测量，阿尔门试片是由一片标准的SAE1070弹簧钢，对其一面进行抛/抛丸/喷丸强化，由此在其表面产生的残余压应力会让该试片向被强化的一面弯曲或弧形凸起。阿尔门试片的弧形高度（即弧高值）代表的是丸流喷打强度，这个弧高值得取得是可重复性的。
根据强化应用，命名了三种阿尔门试片：
•• “N” 试片: 厚度 = 0.031" (0.79 mm)
•• “A” 试片: 厚度= 0.051" (1.29 mm)
•• “C” 试片: 厚度= 0.094" (2.39 mm)
强度要求较大的强化，选用较厚的阿尔门试片
阿尔门强度值的表达形式是弧高值（通过一种阿尔门量具测得），加上阿尔门试片名。如使用A试片下，得到0.012" (0.30 mm)弧高值，其强度值表达为0.012A (0.30A)。 阿尔门试片的强度使用范围在0.004"-0.024" (0.10-0.61 mm),如强度超过0.020" (0.51 mm)，就要选择下一级更厚点的阿尔门试片。
“N” 试片上获得的强度值约为“A” 试片上获得的三分之一。而“C” 试片上获得的强度值又将是“A” 试片上的三倍。它们之间的换算关系大约是(N ~ 1/3A, C ~ 3A).
阿尔门试片需固定在一个特殊夹具上。它固定的位置对于校对喷丸能量至关重要。在第一个零件进行强化前，必须先校对确认实际强度值，并记录下。这样确保强化设备的设定和运行都是根据审核确认的工艺流程。当实现批量生产后，相隔一段时间要对强度进行重复校对，确保设备运行的参数值保持不变，这样才能保证强化的高度可重复性和强化质量的恒定一致。
饱和度（强度检查）- 对强化流程的初期检测要求先建立一个饱和曲线图。所谓饱和度定义为在曲线上最早达到一个点，超过这个点后，双倍增加强化时间，弧高值的增加都不会超过10%。饱和曲线图是根据对固定在强化机器上的阿尔门试片进行一系列连续喷射强化，测得并记录下的弧高值，并且确认何处是饱和度点的位置而画出来的。当首次强化时间（T）增加了2倍后（2T），阿尔门弧高值增加却不足10%。这就说明达到饱和的强化时间=T。饱和度确认的是在特定机器设定下，对零件某一规定部位进行强化，而获得的实际强度值。
值得注意的是，必须把饱和度和覆盖率的概念区分开。覆盖率指的是零件表面被丸料喷抛形成凹痕的覆盖比率。饱和度确认的是达到强度需要的喷丸时间。饱和度和覆盖率不一定会在同一时刻达到，那是因为覆盖率是在实际零件表面上获得的，零件材质可能软，也可能很硬，不同硬度材料的零件对达到覆盖率需要的喷丸时间也不尽相同。而饱和度是用SAE1070弹簧钢，硬度为44-50 HRC的阿尔门试片上获得的。
覆盖率控制
要取得高质量的强化结果，必须确保达到完全强化覆盖率要求。覆盖率测量的是零件表面被丸流喷打形成小凹痕覆盖的面积。覆盖率不可低于100%， 因为如不达到100%，应力腐蚀和疲劳裂纹就会在未被强化到，未被导入残余压应力德的地方发生并衍展开，最后仍有可能导致零件的断裂失效。
如果要求的覆盖率超过100%（如150%，200%），那就要求强化时间成比率的增加。例如，要对到200%覆盖率，强化时间将是100%覆盖率强化时间的2倍。
荧光示踪染料（检查覆盖率）- 当零件材料较软时，抛丸/喷丸强化的覆盖率检查就很简单，只要目测观察表面的凹痕分布即可。用一个10倍放大镜足以确定是否达到覆盖率要求。但多数情况下，覆盖率的检测是比较困难的，如内孔，圆角过渡处，硬度大的表面，或大面积的强化表面。
这种情况下，就可借助于一种荧光示踪染料，它能帮助检测覆盖率和凹痕分布的均匀度。这种白绿燃料在正常光照下是不显示的，必须在UV（黑）光下才可见。将这种燃料涂或浸涂、刷涂、喷涂在待验零件上。当涂层后的表面被强化丸料捶击后，会将上面的荧光弹性涂料清除掉。当零件在黑光下检查时，看到的被清除掉的面积就是实际强化覆盖率的面积。
11/24/2008 | |
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