弹簧的喷丸处理

    喷丸处理或喷丸强化，亦称抛丸处理。它是提高机械零件疲劳寿命的有效方法之一，在弹簧制造业中广泛应用。
    喷丸处理的原理如图5-4所示。喷丸处理就是以高速弹丸流喷射弹簧表面，使弹簧表层发生塑性变形，而形成一定厚度的表面强化层(图5-4a)。从应力状态来看，强化层内形成了较高的剩余压应力(图5-4b)。由于材料表面剩余压应力的存在，当弹簧在承受变载荷时，可以抵消一部分变载荷作用下的最大拉应力，从而提高弹簧的疲劳强度。从组织结构看，强化层内形成了密度极高的错位(图5-4c)，在随后的变应力、温度或者两者同时的作用下，位错逐渐排列规则，形成多边形，即强化层内逐渐形成更加微小的亚晶粒(亚结构)(图5-4d)。这种表面层冷作硬化的结果，同样也聚优增加疲劳强度的作用。

    另外，喷丸处理还能清除弹簧表面的疵点（微小的缺陷、脱碳），减少应力集中等，从而消除或减少了疲劳源。

    喷丸处理可以使表面粗糙度下降或升高，表面粗糙度的增高不利于疲劳强度的改善，所以，在任何情况下都应避免喷丸工艺对表面粗糙度引起明显的增高。

    喷丸处理工艺参数包括弹丸材料、弹丸尺寸、弹丸硬度、弹丸速度、弹丸流量、喷射角度、喷射时间、喷枪或离心轮至被喷射表面的距离。合理的选择这些工艺参数，可以获得更好的喷丸效果。

图5-4  抛丸处理原理

A)弹簧在抛丸处理过程中

B)强化后表面塑性变形层（强化层）内的应力分布

C)组织（和错位）结构

D)在随后的变载荷(或温度)作用下组织（和错位）结构的变化

喷丸的类型

喷丸有普通喷丸（自由喷丸）、应力/应变喷丸和多级喷丸等类型。

1）普通喷丸（自由喷丸） 弹簧在无任何歪理左右和常温下自由接受喷丸强化处理。

2）组合喷丸 组合喷丸一般也称多次喷丸工艺。大多数经济的工艺是采用二次喷丸，通过采用不同粒度的弹丸喷丸来实现。第一次采用弹丸粒度较大来获得残余压应力峰值和深度，第二次采用较小弹丸粒度来提高表面和次表面残余压应力和表面质量。一般采用二次喷丸工艺，见表5-31。

 表5-31 常用二次喷丸工艺

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