本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種新型的彈簧預(yù)強化精整復(fù)合噴丸方法，該方法為：采用噴丸機對彈簧進行預(yù)強化精整復(fù)合噴丸處理，預(yù)強化精整復(fù)合噴丸處理包括三道工序：第一道工序噴丸強度0.23Amm，第二道工序噴丸強度0.45Amm，第三道工序噴丸強度0.15Amm，三次噴丸的彈丸介質(zhì)相同，得到處理后的彈簧產(chǎn)品。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明專利技術(shù)在增大殘余壓應(yīng)力的有益效應(yīng)外，還可以最大程度避免零件表面粗糙度所帶來的一些不利影響。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及一種采用預(yù)強化精整復(fù)合噴丸工藝，對彈簧試件進行噴丸強化處理。用于彈簧材料或零件表面強化
技術(shù)介紹
表面噴丸強化技術(shù)是提高彈簧等零件抗疲勞、抗應(yīng)力腐蝕以及延長使用壽命的關(guān)鍵制造工藝，目前廣泛應(yīng)用于彈簧加工業(yè)界。噴丸處理所導(dǎo)致的材料表層變化包括引入殘余壓應(yīng)力場、產(chǎn)生形變細化組織結(jié)構(gòu)以及表面粗糙度改變，其中噴丸殘余壓應(yīng)力場和噴丸形變細化組織結(jié)構(gòu)均有助于延長金屬零部件的使用壽命，表面粗糙度增加雖然略微降低材料表面的某些性能，但可以通過優(yōu)化受控噴丸工藝參數(shù)，以避免零件表面粗糙度改變所帶來的一些不利影響。預(yù)強化精整復(fù)合噴丸工藝要點是，第一道預(yù)強化噴丸在材料表層產(chǎn)生一定加工硬化效應(yīng)，從而在第二道強化噴丸中不至過分增加表面粗糙度，第三道精整噴丸則進一步降低表面粗糙度。結(jié)果表明，經(jīng)過一次強化噴丸、預(yù)強化復(fù)合噴丸及預(yù)強化精整復(fù)合噴丸后殘余壓應(yīng)力、衍射半高寬和顯微硬度沿層深分布深度接近，但預(yù)強化復(fù)合噴丸尤其是預(yù)強化精整復(fù)合噴丸工藝的表面粗糙度更低、表面殘余壓應(yīng)力更大、表面形變組織結(jié)構(gòu)更明顯以及表面顯微硬度更高，會大大提高彈簧鋼的力學(xué)性能和使用壽命。此方法不但便捷而且更有效。本專利技術(shù)的目的是克服傳統(tǒng)噴丸技術(shù)表面處理的彈簧鋼表面粗糙度大的不足，提供一種既能明顯降低表面粗糙度，又能有效增強材料表面力學(xué)性能的新型噴丸技術(shù)。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種有效提高彈簧鋼表面殘余壓應(yīng)力并能降低表面粗糙度的新型的彈簧預(yù)強化精整復(fù)合噴丸方法。本專利技術(shù)的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)，其特征在于，該方法為采用噴丸機對彈簧進行預(yù)強化精整復(fù)合噴丸處理，預(yù)強化精整復(fù)合噴丸處理包括三道工序第一道工序噴丸強度O. 23Amm，第二道工序噴丸強度O. 45Amm，第三道工序噴丸強度O. 15Amm，三次噴丸的彈丸介質(zhì)相同，得到處理后的彈簧產(chǎn)品O所述的處理后的彈簧產(chǎn)品的粗糙度為Ral. 89/Rz9. 50 μ m。所述的噴丸機為氣動噴丸機，該氣動噴丸機采用的彈丸介質(zhì)為G3鋼絲切丸，彈丸直徑為O. 6mm,彈丸硬度為55HRC。所述的處理后的彈簧產(chǎn)品的粗糙度采用TR220表面粗糙度儀測量，每個噴丸表面均重復(fù)測量3次，最后取其平均值即得處理后的彈簧產(chǎn)品的粗糙度，并繪制出各種工序噴丸表面的輪廓線。所述的處理后的彈簧產(chǎn)品借助X射線應(yīng)力分析儀并結(jié)合電化學(xué)剝層技術(shù)，測定彈3簧產(chǎn)品噴丸殘余應(yīng)力及其沿材料層深的分布曲線，具體為對彈簧預(yù)強化精整復(fù)合噴丸層進行X射線衍射測量，獲取衍射譜半高寬，在獲取衍射半高寬后，來間接說明晶粒大小的變化規(guī)律，并建立起該種材料半高寬與腐蝕層深之間的關(guān)系。 在測量X射線衍射譜線時，選擇Cr-Ka輻射，F(xiàn)e(211)衍射晶面，Ni濾波片，測定彈簧產(chǎn)品噴丸殘余應(yīng)力X射線彈性常數(shù)為S2/2 = 5. 92X KT6MPa-1及S1 = -I. 28X KT6MPa'在2Θ范圍內(nèi)確保衍射峰完整。所述的電化學(xué)剝層技術(shù)電壓6V，電流1A，飽和NaCl溶液為電解質(zhì)，剝層每次O.01mm，共十二次；測量每次剝層后，建立起材料殘余應(yīng)力、衍射半高寬、顯微硬度和腐蝕層深之間的關(guān)系。所述的處理后的彈簧產(chǎn)品借助DHV-1000型顯微硬度計，配備相關(guān)的壓痕圖象分析軟件，測量各種噴丸層顯微硬度HV5tl及其沿層深的分布關(guān)系，在同一層深隨機測量3個點的顯微硬度，最后取其平均值。對采用本專利技術(shù)方法處理后的彈簧產(chǎn)品進行性能檢測，包括測試的材料表面粗糙度、殘余應(yīng)力、衍射半高寬、顯微硬度等，具體包括(I)建立不同噴丸技術(shù)與其處理的材料表面粗糙度之間的關(guān)系利用TR220表面粗糙度儀，由計算機控制和數(shù)據(jù)計算，測量各種工藝噴丸表面的粗糙度，主要檢測的粗糙度參數(shù)包括Ra和Rz等，其中取樣長度O. 4mm并且連續(xù)取5段，每個噴丸表面均重復(fù)測量3次，最后取其平均值。最后繪制出各種工藝噴丸表面的輪廓線，并對不同噴丸技術(shù)處理的材料表面粗糙度進行對比。(2)建立殘余應(yīng)力與層深的關(guān)系其工作原理是，利用X衍射應(yīng)力分析測量方法，為了與殘余應(yīng)力測量相配套，選擇Fe(211)衍射晶面，X 射線彈性常數(shù)為 S2/2 = 5. 92X10^6MPa^ 及 S1 = -I. 28X lOlPa—1，在2Θ范圍內(nèi)確保衍射峰完整。結(jié)合電化學(xué)腐蝕剝層技術(shù)對噴丸試樣表面殘余應(yīng)力進行測量。利用已測噴丸處理后不同層深為橫坐標以及已測對應(yīng)殘余應(yīng)力為縱坐標，建立殘余應(yīng)力與層深之間的關(guān)系。并比較不同噴丸技術(shù)對彈簧材料表面殘余應(yīng)力的影響。(3)材料X射線衍射，獲取衍射線形。其工作原理是，X射線照射在晶體材料表面時，當(dāng)衍射方向與衍射晶面符合布拉格衍射方程時，相應(yīng)的衍射峰就會出現(xiàn)加強，衍射線形是由晶體材料的微結(jié)構(gòu)決定。根據(jù)彈簧材料的衍射譜線，選擇Fe(211)衍射晶面。具體測試參數(shù)為管電壓30Kv，管電流25mmA，Cr-Ka輻射，用Ni為濾波片，以確保衍射X射線的單色性，從而保證了測量結(jié)果的可靠性。通過衍射峰形直接獲得半高寬，利用衍射峰半高寬，間接表征材料的不同噴丸形變細化組織。(4)建立不同噴丸技術(shù)處理的材料表面X衍射峰線半高寬與層深的關(guān)系其工作原理是，利用X射線衍射獲取預(yù)測區(qū)域衍射線形，獲得半高寬。衍射半高寬是衍射線形的一個重要參數(shù)，晶粒越大衍射半高寬越窄，通過晶粒與半高寬的關(guān)系計算出所測點材料晶粒的大小。并以層深為橫坐標以其對應(yīng)X衍射峰線的半高寬為從坐標，建立不同層深與其對應(yīng)的X衍射峰線的半高寬之間的關(guān)系，比較不同噴丸技術(shù)處理的彈簧材料表面X衍射峰線半高寬，來間接說明不同噴丸技術(shù)對彈簧材料晶粒大小的影響。(5)建立不同噴丸技術(shù)處理的材料表面硬度與層深的關(guān)系借助電化學(xué)腐蝕方法，從噴丸表面腐蝕到材料不同深度，借助DHV-1000型顯微硬度計，配備相關(guān)的壓痕圖象分析軟件，測量各種工藝噴丸層顯微硬度及其沿層深的分布，施加載荷50g，保持載荷時間15s，在同一層深隨機測量3個點的顯微硬度，最后取其平均值。最后，比較不同噴丸技術(shù)處理的材料表面硬度之間的大小。比較與傳統(tǒng)噴丸技術(shù)得到的材料性能，會發(fā)現(xiàn)新型的彈簧預(yù)強化精整復(fù)合噴丸技術(shù)會明顯優(yōu)于傳統(tǒng)噴丸工藝。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)所提出的預(yù)強化精整復(fù)合噴丸方法，可明顯提高彈簧材料的力學(xué)性能。與傳統(tǒng)噴丸技術(shù)相比，預(yù)強化精整復(fù)合噴丸加工后的彈簧材料表面粗糙度更小、殘余壓應(yīng)力更大，硬度更高，X射線衍射線半高寬更大(即晶粒更細小)，彈簧材料表面力學(xué)性能更加優(yōu)良。附圖說明圖I為一次噴丸(O. 45Amm)表面輪廓線，預(yù)強化復(fù)合噴丸(O. 23+0. 45Amm)表面輪廓線，預(yù)強化精整復(fù)合噴丸(O. 23+0. 45+0. 15Amm)表面輪廓線比較圖；圖2為一次噴丸(O. 45Amm)、預(yù)強化復(fù)合噴丸(O. 23+0. 45Amm)及預(yù)強化精整復(fù)合噴丸(O. 23+0. 45+0. 15Amm)殘余應(yīng)力沿層深分布圖；圖3為一次噴丸(O. 45Amm)、預(yù)強化復(fù)合噴丸(O. 23+0. 45Amm)及預(yù)強化精整復(fù)合噴丸(O. 23+0. 45+0. 15Amm)衍射半高寬沿層深分布圖；圖4為一次噴丸(O. 45Amm)、預(yù)強化復(fù)合噴丸(O. 23+0. 45Amm)及預(yù)強化精整復(fù)合噴丸(O. 23+0. 45+0. 15Amm)顯微硬度沿層深分本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
一種新型的彈簧預(yù)強化精整復(fù)合噴丸方法，其特征在于，該方法為：采用噴丸機對彈簧進行預(yù)強化精整復(fù)合噴丸處理，預(yù)強化精整復(fù)合噴丸處理包括三道工序：第一道工序噴丸強度0.23Amm，第二道工序噴丸強度0.45Amm，第三道工序噴丸強度0.15Amm，三次噴丸的彈丸介質(zhì)相同，得到處理后的彈簧產(chǎn)品。
【技術(shù)特征摘要】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：姜傳海，付鵬，詹科，
申請(專利權(quán))人：上海交通大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：
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