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新闻资讯
一种新型弹簧喷丸工艺

1. 范围

本标准适用于以提高和改善弹簧疲劳强度与应力腐蚀断裂强度为目的的喷丸强化工艺技术。包括:圆柱螺旋压缩弹簧和汽车钢板弹簧,其它弹簧的喷丸处理可参照使用。

本标准规定了圆柱螺旋压缩弹簧(简称圆簧)和汽车钢板弹簧(简称板簧)喷丸强化的适用范围、术语、喷丸介质的要求、试片、试片夹具和弧高度测具、技术要求、检验规则与试验方法等。

2. 规范性引用文件

下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件,其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或制定版均不适用于本标准,然而,鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件,其最新版本适用于本标准。

GB/T 6481铸钢丸(标准中未出现)

GB/T 1805弹簧术语

GB/T 230.1金属洛氏硬度试验(标准中未出现)

GB/T 4340.1金属维氏硬度试验 第1部分:试验方法(标准中未出现)

GSB  A69001喷丸弧高度试片

3. 术语和定义

下列术语和定义适用于本标准,其余按GB/T 1805弹簧术语中的规定。

3.1喷丸强化工艺参数

是指弹丸材料、弹丸尺寸、弹丸硬度、弹丸速度、弹丸流量、喷射角度、喷射时间、喷枪或离心轮至零件表面的距离。

3.2阿尔曼试片(Almen试片)

是用于综合度量喷丸强化工艺参数的一种专用的试片,以下简称试片。

3.3试片夹具

是用于固定试片的工具。

3.4弧高度

试片在弹丸的冲击下表面层发生塑性流变,导致试片向喷丸面呈球面状弯曲。取一平面作为基准面切入变形球面内,则由该基准面至球面最高点之间的距离称为弧高度。

3.5弧高度测具

是用于测定试片经喷丸后在所规定长度范围内产生的弧高度值的一种专用测量工具

3.6弧高度曲线

在其他的喷丸强化工艺参数不变的条件下,同一类型的试片分别各自接受不同时间的喷丸,获得一组弧高度值f随喷丸时间t(或喷丸次数)变化的数据,由这组数据在弧高值-时间坐标上绘制出的曲线,叫做弧高度曲线。

3.7喷丸强度

任何一组工艺参数下的弧高度曲线上只存在一个饱和点,过此饱和点弧高度值随喷丸时间而缓慢增高。在一倍于饱和点的喷丸时间下,弧高值的增量不超过饱和点处弧高值的10%,饱和点处的弧高值就定义为该组工艺参数的喷丸强度。

3.8表面覆盖率

受喷零件表面上弹坑占据的面积与受喷表面总面积的比值,称为表面覆盖率(简称覆盖率),通常以百分数表示。

3.10普通喷丸(自由喷丸)

    弹簧在无任何外力作用和常温下自由接受喷丸强化处理。

3.11应力/应变喷丸

弹簧在恒定的外力作用下接受喷丸强化处理。

3.12多级喷丸

弹簧接受数次(通常1至3次)喷丸强化处理。

4. 喷丸强化原理

喷丸强化工艺是利用高速运动的弹丸流对金属表面的冲击而使表面产生循环塑性应变层,由此导致该层的显微组织发生有利的变化并使表层引入残余压应力场。表层的显微组织和残余压应力场是提高金属材料及其弹簧的疲劳(包括微震疲劳)断裂和应力腐蚀(含氢脆)断裂抗力的两个强化因素,以提高弹簧的可靠性和耐久性。

5. 喷丸介质的要求

5.1弹丸的种类及材质见表1。

表1

名称

符号

材质

大体形状

一般直径(mm)

硬度HRC(HV)

切丝丸

CW

圆柱

0.2~3

37.0~62.5(350~750)

精整钢丝切丸

CCW

倒圆圆柱

0.2~3

37.0~62.5(350~750)

铸钢丸

SS

铸钢

≤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①:一般用途的圆簧推荐使用精整钢丝切丸、铸钢丸,其硬度值49.5 HRC~62.5HRC(500HV~750HV);

注②:一般用途的板簧推荐使用精整钢丝切丸,其硬度值为44HRC~52HRC。

5.2弹丸形状

凡外形表面光滑呈球形或椭球形以及尺寸符合规定规格要求的弹丸均称为合格弹丸(如图1所示)。而外形呈现出尖锐角的或呈长针状的弹丸,铸造丸中含有沙眼和气孔的弹丸以及尺寸超出规定规格的弹丸,均称为不合格弹丸。

合格弹丸形状

         图1-1合格弹丸形状

不合格弹丸形状

 

 

a)呈长针状、沙眼和气孔的弹丸                 b)尖锐角的弹丸

图1-2不合格弹丸形状 

图1弹丸形状

6试片

6.1型号

是用70号弹簧钢制成,共有三种尺寸规格,其符号分别为N、A、C。三种试片的主要技术规格应符合表2中的要求,其它技术条件应符合GSB A69001的要求。

表2

项目

试片型号

N

A

C

长度(mm)

76.11±0.29

宽度(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使用范围

A型试片适用于中强度范围; 

N型试片适用于低强度范围;

C型试片适用于高强度范围。

7试片夹具和弧高度测具

7.1试片夹具

采用结构钢制造,硬度应大于55HRC。夹具的形状及尺寸应符合图2中的要求。

a

b

图2试片夹具及结构尺寸图

7.2弧高度测具

弧高度测具和构造和尺寸精度按图3的规定。

图3弧高度测具及结构尺寸图

技术要求

8.1喷丸前的准备

8.1.1除了特殊注明之外(例如需要对部分喷丸表面进行切削加工),弹簧喷丸前的尺寸及表面粗糙度应该满足图样上的要求。

8.1.2弹簧在喷丸前应完成规定的热处理。

8.1.3弹簧的无损检测应在喷丸处理前完成。有特殊要求时也可在喷丸后进行。

8.1.4待喷弹簧表面应清洁、干燥、无油污。

8.2喷丸后的处理

8.2.1喷丸后的后续工序中如需对弹簧件加热处理时,其加热温度不得超过245℃。

8.2.2喷丸后的弹簧在特殊情况下允许采用机械方法整修,但只允许在弹簧承受负荷的方向上进行。

8.2.3弹簧的喷丸强化区内不允许做硬度试验。

8.2.4喷丸后宜采用不损伤弹簧表面的方法去除残余的弹丸。

8.3喷丸的质量

8.3.1喷丸强度及公差

弹簧经过喷丸处理后,喷丸强度应按图样规定,并按照6.2条中选取。

图样未给出喷丸强度的公差时,喷丸强度只有正偏差。公差范围规定为0~+30%,正公差的最小值不应低于0.08mm。

8.3.2喷丸覆盖率

弹簧经喷丸后表面的覆盖率应大于等于90%。

9.检验规则与试验方法

9.1喷丸强度检验方法。

9.1.1 将试片从夹具上取下,用精度为0.01mm的百分表,在弧高度测具上测量弧高度。

9.1.2 再另取试片,重复9.1.1中所规定的操作,便可获得数个试验点(至少应获得6个以上的试验点),将这些数据画在弧高—喷丸时间坐标图上,可获得一条如图5曲线(即弧高曲线)。

图4 弧高度测量示意图

图5 弧高曲线图

9.2覆盖率的检验方法

用10倍放大镜目视,对照图6~图9作出判断。

图6-98%;图7-90%;图8-60%;图9-50%。

附录A

(资料性附录)

喷丸强化设备

A.1根据驱动弹丸运动的方式喷丸强化设备可分为两种类型:

---以机械离心式喷丸机为主构成的喷丸强化设备;

---以气动式喷丸机为主构成的喷丸强化设备。

A.2两种类型的喷丸强化设备根据需要可配备以下装置:

a)弹丸尺寸筛选装置;

b)破碎弹丸分选装置;

c)弹丸流量控制装置;

d)压缩空气的流量与压力的稳定装置;

e)喷丸强化室的抽风排尘装置。

A.3弹簧的模拟件

    弹簧模拟件是用来调整喷丸强化工艺参数的,同时也是用来检验和控制弹簧喷丸强化质量的工具。应能满足以下要求:

a)以实际弹簧零件作为模拟件,或另外加工弹簧的模拟件;

b)模拟件应在与弹簧实际生产的相同条件下接受处理;

c)模拟件上固定弧高试片的位置与数目应满足图样规定的要求。

d)通过模拟件的试验,只有当模拟件上获得的喷丸强度达到弹簧图样上规定的要求时方可对弹簧进行喷丸生产。

附录B

(资料性附录)

喷丸前喷丸强度及覆盖率的调整

B.1调整喷丸强度所使用的弧高度试片,当喷丸强度处在0.15~0.60Amm范围时,应采用A试片;当喷丸强度大于0.60Amm时,则应采用C试片;当喷丸强度小于0.15Amm时,采用N型试片。试片夹具和弧高度测具应符合7的规定。一般通用弹簧的喷丸强度应采用0.18C,但特殊规格的弹簧应根据具体情况另行选定。

B.2将试片夹具分别固定在图样规定的各个喷丸部位的模拟件上。再把试片固定在夹具上。

B.3把模拟件放入喷丸室内的零件工装上,开动工装的运转机构并进行喷丸。卸下试片以非喷丸面为基准面测量其弧高值。卸下的喷丸试片不得再次使用。重新装上新试片、进行喷丸并测量弧高度。用5~7片试片经不同时间(或喷丸次数)喷丸之后,获得一条弧高度曲线。由该曲线确定喷丸强度。

B.4当由以上步骤测得的喷丸强度高于或低于图样规定值时,则应调整工艺参数(如弹丸速度等),直至达到图样规定值为止。

 

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