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新聞資訊
一種新型彈簧噴丸工藝

1. 范圍

本標準適用于以提高和改善彈簧疲勞強度與應力腐蝕斷裂強度為目的的噴丸強化工藝技術。包括:圓柱螺旋壓縮彈簧和汽車鋼板彈簧,其它彈簧的噴丸處理可參照使用。

本標準規定了圓柱螺旋壓縮彈簧(簡稱圓簧)和汽車鋼板彈簧(簡稱板簧)噴丸強化的適用范圍、術語、噴丸介質的要求、試片、試片夾具和弧高度測具、技術要求、檢驗規則與試驗方法等。

2. 規范性引用文件

下列文件中的條款通過本標準的引用而成為本標準的條款。凡是注日期的引用文件,其隨后所有的修改單(不包括勘誤的內容)或制定版均不適用于本標準,然而,鼓勵根據本標準達成協議的各方研究是否可使用這些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件,其最新版本適用于本標準。

GB/T 6481鑄鋼丸(標準中未出現)

GB/T 1805彈簧術語

GB/T 230.1金屬洛氏硬度試驗(標準中未出現)

GB/T 4340.1金屬維氏硬度試驗 第1部分:試驗方法(標準中未出現)

GSB  A69001噴丸弧高度試片

3. 術語和定義

下列術語和定義適用于本標準,其余按GB/T 1805彈簧術語中的規定。

3.1噴丸強化工藝參數

是指彈丸材料、彈丸尺寸、彈丸硬度、彈丸速度、彈丸流量、噴射角度、噴射時間、噴槍或離心輪至零件表面的距離。

3.2阿爾曼試片(Almen試片)

是用于綜合度量噴丸強化工藝參數的一種專用的試片,以下簡稱試片。

3.3試片夾具

是用于固定試片的工具。

3.4弧高度

試片在彈丸的沖擊下表面層發生塑性流變,導致試片向噴丸面呈球面狀彎曲。取一平面作為基準面切入變形球面內,則由該基準面至球面最高點之間的距離稱為弧高度。

3.5弧高度測具

是用于測定試片經噴丸后在所規定長度范圍內產生的弧高度值的一種專用測量工具

3.6弧高度曲線

在其他的噴丸強化工藝參數不變的條件下,同一類型的試片分別各自接受不同時間的噴丸,獲得一組弧高度值f隨噴丸時間t(或噴丸次數)變化的數據,由這組數據在弧高值-時間坐標上繪制出的曲線,叫做弧高度曲線。

3.7噴丸強度

任何一組工藝參數下的弧高度曲線上只存在一個飽和點,過此飽和點弧高度值隨噴丸時間而緩慢增高。在一倍于飽和點的噴丸時間下,弧高值的增量不超過飽和點處弧高值的10%,飽和點處的弧高值就定義為該組工藝參數的噴丸強度。

3.8表面覆蓋率

受噴零件表面上彈坑占據的面積與受噴表面總面積的比值,稱為表面覆蓋率(簡稱覆蓋率),通常以百分數表示。

3.10普通噴丸(自由噴丸)

    彈簧在無任何外力作用和常溫下自由接受噴丸強化處理。

3.11應力/應變噴丸

彈簧在恒定的外力作用下接受噴丸強化處理。

3.12多級噴丸

彈簧接受數次(通常1至3次)噴丸強化處理。

4. 噴丸強化原理

噴丸強化工藝是利用高速運動的彈丸流對金屬表面的沖擊而使表面產生循環塑性應變層,由此導致該層的顯微組織發生有利的變化并使表層引入殘余壓應力場。表層的顯微組織和殘余壓應力場是提高金屬材料及其彈簧的疲勞(包括微震疲勞)斷裂和應力腐蝕(含氫脆)斷裂抗力的兩個強化因素,以提高彈簧的可靠性和耐久性。

5. 噴丸介質的要求

5.1彈丸的種類及材質見表1。

表1

名稱

符號

材質

大體形狀

一般直徑(mm)

硬度HRC(HV)

切絲丸

CW

圓柱

0.2~3

37.0~62.5(350~750)

精整鋼絲切丸

CCW

倒圓圓柱

0.2~3

37.0~62.5(350~750)

鑄鋼丸

SS

鑄鋼

≤4

20.0~66.0(226~850)

玻璃丸

GB

玻璃

≤1

46.0~52.5(450~550)

陶瓷丸

CB

陶瓷

≤1

49.5~64.0(500~800)

注①:一般用途的圓簧推薦使用精整鋼絲切丸、鑄鋼丸,其硬度值49.5 HRC~62.5HRC(500HV~750HV);

注②:一般用途的板簧推薦使用精整鋼絲切丸,其硬度值為44HRC~52HRC。

5.2彈丸形狀

凡外形表面光滑呈球形或橢球形以及尺寸符合規定規格要求的彈丸均稱為合格彈丸(如圖1所示)。而外形呈現出尖銳角的或呈長針狀的彈丸,鑄造丸中含有沙眼和氣孔的彈丸以及尺寸超出規定規格的彈丸,均稱為不合格彈丸。

合格彈丸形狀

         圖1-1合格彈丸形狀

不合格彈丸形狀

 

 

a)呈長針狀、沙眼和氣孔的彈丸                 b)尖銳角的彈丸

圖1-2不合格彈丸形狀 

圖1彈丸形狀

6試片

6.1型號

是用70號彈簧鋼制成,共有三種尺寸規格,其符號分別為N、A、C。三種試片的主要技術規格應符合表2中的要求,其它技術條件應符合GSB A69001的要求。

表2

項目

試片型號

N

A

C

長度(mm)

76.11±0.29

寬度(mm)

18.99±0.06

厚度(mm)

0.79±0.02

1.29±0.02

2.38±0.02

平面度偏差(mm)

±0.025

表面粗糙度(μm)

0.63~1.25

表面硬度(HRC)

44~50

6.2使用范圍

A型試片適用于中強度范圍; 

N型試片適用于低強度范圍;

C型試片適用于高強度范圍。

7試片夾具和弧高度測具

7.1試片夾具

采用結構鋼制造,硬度應大于55HRC。夾具的形狀及尺寸應符合圖2中的要求。

a

b

圖2試片夾具及結構尺寸圖

7.2弧高度測具

弧高度測具和構造和尺寸精度按圖3的規定。

圖3弧高度測具及結構尺寸圖

技術要求

8.1噴丸前的準備

8.1.1除了特殊注明之外(例如需要對部分噴丸表面進行切削加工),彈簧噴丸前的尺寸及表面粗糙度應該滿足圖樣上的要求。

8.1.2彈簧在噴丸前應完成規定的熱處理。

8.1.3彈簧的無損檢測應在噴丸處理前完成。有特殊要求時也可在噴丸后進行。

8.1.4待噴彈簧表面應清潔、干燥、無油污。

8.2噴丸后的處理

8.2.1噴丸后的后續工序中如需對彈簧件加熱處理時,其加熱溫度不得超過245℃。

8.2.2噴丸后的彈簧在特殊情況下允許采用機械方法整修,但只允許在彈簧承受負荷的方向上進行。

8.2.3彈簧的噴丸強化區內不允許做硬度試驗。

8.2.4噴丸后宜采用不損傷彈簧表面的方法去除殘余的彈丸。

8.3噴丸的質量

8.3.1噴丸強度及公差

彈簧經過噴丸處理后,噴丸強度應按圖樣規定,并按照6.2條中選取。

圖樣未給出噴丸強度的公差時,噴丸強度只有正偏差。公差范圍規定為0~+30%,正公差的最小值不應低于0.08mm。

8.3.2噴丸覆蓋率

彈簧經噴丸后表面的覆蓋率應大于等于90%。

9.檢驗規則與試驗方法

9.1噴丸強度檢驗方法。

9.1.1 將試片從夾具上取下,用精度為0.01mm的百分表,在弧高度測具上測量弧高度。

9.1.2 再另取試片,重復9.1.1中所規定的操作,便可獲得數個試驗點(至少應獲得6個以上的試驗點),將這些數據畫在弧高—噴丸時間坐標圖上,可獲得一條如圖5曲線(即弧高曲線)。

圖4 弧高度測量示意圖

圖5 弧高曲線圖

9.2覆蓋率的檢驗方法

用10倍放大鏡目視,對照圖6~圖9作出判斷。

圖6-98%;圖7-90%;圖8-60%;圖9-50%。

附錄A

(資料性附錄)

噴丸強化設備

A.1根據驅動彈丸運動的方式噴丸強化設備可分為兩種類型:

---以機械離心式噴丸機為主構成的噴丸強化設備;

---以氣動式噴丸機為主構成的噴丸強化設備。

A.2兩種類型的噴丸強化設備根據需要可配備以下裝置:

a)彈丸尺寸篩選裝置;

b)破碎彈丸分選裝置;

c)彈丸流量控制裝置;

d)壓縮空氣的流量與壓力的穩定裝置;

e)噴丸強化室的抽風排塵裝置。

A.3彈簧的模擬件

    彈簧模擬件是用來調整噴丸強化工藝參數的,同時也是用來檢驗和控制彈簧噴丸強化質量的工具。應能滿足以下要求:

a)以實際彈簧零件作為模擬件,或另外加工彈簧的模擬件;

b)模擬件應在與彈簧實際生產的相同條件下接受處理;

c)模擬件上固定弧高試片的位置與數目應滿足圖樣規定的要求。

d)通過模擬件的試驗,只有當模擬件上獲得的噴丸強度達到彈簧圖樣上規定的要求時方可對彈簧進行噴丸生產。

附錄B

(資料性附錄)

噴丸前噴丸強度及覆蓋率的調整

B.1調整噴丸強度所使用的弧高度試片,當噴丸強度處在0.15~0.60Amm范圍時,應采用A試片;當噴丸強度大于0.60Amm時,則應采用C試片;當噴丸強度小于0.15Amm時,采用N型試片。試片夾具和弧高度測具應符合7的規定。一般通用彈簧的噴丸強度應采用0.18C,但特殊規格的彈簧應根據具體情況另行選定。

B.2將試片夾具分別固定在圖樣規定的各個噴丸部位的模擬件上。再把試片固定在夾具上。

B.3把模擬件放入噴丸室內的零件工裝上,開動工裝的運轉機構并進行噴丸。卸下試片以非噴丸面為基準面測量其弧高值。卸下的噴丸試片不得再次使用。重新裝上新試片、進行噴丸并測量弧高度。用5~7片試片經不同時間(或噴丸次數)噴丸之后,獲得一條弧高度曲線。由該曲線確定噴丸強度。

B.4當由以上步驟測得的噴丸強度高于或低于圖樣規定值時,則應調整工藝參數(如彈丸速度等),直至達到圖樣規定值為止。

 

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