喷抛丸砂基本概念

《Pro/Engineer与发动机设计》专业知识篇 李 睿
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喷（抛）丸（砂）基本概念
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Pro/Engineer与发动机设计
喷（抛）丸（砂）基本概念 ver.1
2009年11月11日
李 睿 Copyright © MarcoLRU
内容
I. 基本概念 II.强化喷丸质量的测评
1.强度 2.覆盖率 3.表面粗糙度
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基本概念
¾ 抛丸、喷砂、喷丸
¾ 测评强化喷丸质量有三个基本参数
强度 覆盖率 表面粗糙度
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强化喷丸质量的测评
1.强度 影响喷丸强度的工艺参数主要有：弹丸直径、弹流速度、 弹丸流量、喷丸时间等。弹丸直径越大，速度越快，弹丸 与工件碰撞的动量越大，喷丸的强度就越大喷丸形成的残 余压应力可以达到零件材料抗拉强度的60％，残余压应力 层的深度通常可达0.25mm，最大极限值为１mm左右。
影响覆盖率的因素 零件材料硬度、弹丸直径、喷射角度和距离、喷丸时间等。在规
定的喷丸强度条件下，零件的硬度低于或等于标准试片硬度时，覆盖 率能达到100％；反之，覆盖率会下降。在相同的弹丸流量下，喷嘴与 工件的距离越长、喷射的角度越小、弹丸直径越小，达到覆盖率要求 的时间就越短。喷丸强化时，应选择大小合适的弹丸、喷射角度及距 离，使喷丸强度和覆盖率同时达到要求值。
喷是用高压空气将丸、砂吹到工件的表面 抛是用高速旋转的叶片将丸抛射到工件表面 丸用的是钢丸，砂用的是石英砂等
¾ 喷丸过程
将大量弹丸喷射到零件表面上的过程，有如无数小锤对表面锤击， 因此，金属零件表面产生极为强烈的塑性形变，使零件表面产生一 定厚度的冷作硬化层，称为表面强化层，此强化层会显著地提高零 件的疲劳强度
覆盖率 工件上每一个点被钢丸打到的次数。
覆盖率的测量 先在工件表面涂上一层彩釉或萤光釉，然后按工艺参数对工件进
行喷丸，每喷表面一遍将工件取出，在显微镜（放大镜）下观察所残 留的涂层在表面所占的比例，如还有20％残留，则覆盖率为80％。当 残留只有2％，即覆盖率为98％时，可视为全部清除，即覆盖率为100 ％，此时就有一个时间。若达到400％的覆盖率，就是4倍的该时间。
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强化喷丸质量的测评
试验过程中，先测量试片原有变形，然后将卡好该试片的工装置于 喷丸箱内，采用与工件相同的工艺进行喷射。喷丸结束，取下试片，测 量变形拱高。
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强化喷丸质量的测评
2.覆盖率
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强化喷丸质量的测评
3.表面粗糙度
由于钢丸的喷射，对工件表面的粗糙度产生一定的变化。影响表面 粗糙度的因素有零件材料的强度和硬度、弹丸直径、喷射的角度和速 度、零件的原始表面粗糙度。在其他条件相同的情况下，零件材料的强 度和表面硬度值越高，塑性变形越困难，弹坑越浅，表面粗糙度值越 小；弹丸的直径越小，速度越慢，弹坑就越浅，表面粗糙度值就变小； 喷射的角度大，弹丸速度的法向分量越小，冲击力越小，弹坑越浅，弹 丸的切向速度越大，弹丸对表面的研磨作用就越大，表面粗糙度值就越 小；零件的原始表面粗糙度也是影响因素之一，原始表面越粗糙，喷丸 后表面粗糙度值降低越小；相反，表面越光滑，喷丸后表面变得粗糙。 当对零件进行高强度的喷丸后，深的弹坑不但加大表面粗糙度值，还会 形成较大的应力集中，严重削弱喷丸强化的效果。
喷丸强度需要一定的喷丸时间来保证，经过一定时间，喷 丸强度达到饱和后，再延长喷丸时间，强度不再明显增 加。
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强化喷丸质量的测评
阿卡门（Almen）试验
在喷丸强度的阿尔门试验中，喷丸强度的表征为试片变形的拱高。 喷丸强度常用N试片（用于有色金属试验）、A试片（最常用）、C 试片（更高强度）来进行测量， A试片和C试片之间关系为近似3倍关 系。如用C试片测得强度为0.15-0.20C mm就相当于0.45-0.60A mm。 图中厚的为C试片，薄的为A试片。