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弹簧喷抛丸强化技术规范
发布时间:2012-02-21  作者:DAQI
 

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抛丸强化工艺技术。包括:圆

柱螺旋压缩弹簧和汽车钢板弹簧,其它弹簧的喷抛丸处理可参照使用。

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)喷抛丸强化的适用范围、术

语、喷抛丸介质的要求、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 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 喷抛丸弧高度试片

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 喷抛丸强化工艺参数

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)

是用于综合度量喷抛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,导致试片向喷抛丸面呈球面状弯曲。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******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抛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

在其他的喷抛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抛丸,获得一

组弧高度值f 随喷抛丸时间t(或喷抛丸次数)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 喷抛丸强度

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抛丸时间而缓慢增高。

在一倍于饱和点的喷抛丸时间下,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

该组工艺参数的喷抛丸强度。

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 普通喷抛丸(自由喷抛丸)

弹簧在无任何外力作用和常温下自由接受喷抛丸强化处理。

3.11 应力/应变喷抛丸

弹簧在恒定的外力作用下接受喷抛丸强化处理。

3.12 多级喷抛丸

弹簧接受数次(通常1 至3 次)喷抛丸强化处理。

4. 喷抛丸强化原理

喷抛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. 喷抛丸介质的要求

5.1 弹丸的种类及材质见表1。

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

图1-2不合格弹丸形状

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。

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。

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。

3 弧高度测具及结构尺寸图

 

8 技术要求

8.1 喷抛丸前的准备

8.1.1 除了特殊注明之外(例如需要对部分喷抛丸表面进行切削加工),弹簧喷抛丸前的尺寸及表面粗糙度

应该满足图样上的要求。

8.1.2 弹簧在喷抛丸前应完成规定的热处理。

8.1.3 弹簧的无损检测应在喷抛丸处理前完成。有特殊要求时也可在喷抛丸后进行。

8.1.4 待喷弹簧表面应清洁、干燥、无油污。

8.2 喷抛丸后的处理

8.2.1 喷抛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 喷抛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 弹簧的喷抛丸强化区内不允许做硬度试验。

8.2.4 喷抛丸后宜采用不损伤弹簧表面的方法去除残余的弹丸。

8.3 喷抛丸的质量

8.3.1 喷抛丸强度及公差

弹簧经过喷抛丸处理后,喷抛丸强度应按图样规定,并按照6.2 条中选取。

图样未给出喷抛丸强度的公差时,喷抛丸强度只有正偏差。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 喷抛丸覆盖率

弹簧经喷抛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 喷抛丸强度检验方法。

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 喷抛丸时间坐标图上,可获得一条如图5 曲线(即弧高曲线)。

4 弧高度测量示意图

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)

喷抛丸强化设备

A.1 根据驱动弹丸运动的方式喷抛丸强化设备可分为两种类型:

---以机械离心式喷抛丸机为主构成的喷抛丸强化设备;

---以气动式喷抛丸机为主构成的喷抛丸强化设备。

A.2 两种类型的喷抛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)喷抛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抛丸强化工艺参数的,同时也是用来检验和控制弹簧喷抛丸强化质量的工具。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抛丸强度达到弹簧图样上规定的要求时方可对弹簧进行喷抛丸生产。

附录B

(资料性附录)

 

喷抛丸前喷抛丸强度及覆盖率的调整

 

B.1 调整喷抛丸强度所使用的弧高度试片,当喷抛丸强度处在0.15~0.60Amm 范围时,应采用A 试片;当喷抛丸强度大于0.60Amm 时,则应采用C 试片;当喷抛丸强度小于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。一般通用弹簧的喷抛丸强度应采用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抛丸部位的模拟件上。再把试片固定在夹具上。

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

B.4 当由以上步骤测得的喷抛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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