抛丸强化的概念及意义——摆床式抛丸机

互推小编 2023-08-01

抛丸强化：是一种通过抛丸机为工件提高承受交变应力的部件的疲劳强度而专门设计的工艺。

磨削、铣削、弯曲等工件表面处理工序或热处理工序会产生拉伸残余应力，这种拉伸残余应力会缩减部件寿命周期，抛丸机的抛丸强化功能将拉伸残余应力转化消除，从而大幅增加部件的寿命周期和最大载荷能力。

什么是抛丸强化？

抛丸强化是一种冷加工工艺，通过抛丸机的高速弹丸冲击用来产生一个残余压应力层，以改善金属的机械性能。抛丸强化使用抛丸（圆形金属、玻璃或陶瓷颗粒）以足以产生塑性变形的力度撞击金属表面。

抛丸强化使用抛丸撞击能使金属表面产生塑性变形，以改变金属表面的机械性能。

抛丸强化处理的主要好处是延迟或预防高度拉伸应力合金组件产生裂缝。

我们可以将这些不良的制造和操作拉应力转变成可以提高使用寿命的残余压应力，从而延长组件的使用寿命。

该抛丸强化工艺在组件表面产生残余压应力。压应力有助于防止产生裂纹，因为裂纹不能在抛丸强化所产生的压缩环境下扩展。

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摆床抛丸机的每个弹丸被高速抛射到组件表面时会产生小压痕，从而产生压应力。因此，如果组件表面有凹痕，则表明凹痕下方的材料被压缩。使用抛丸撞击不只在表面产生一个凹痕，而是产生成千上万的凹痕。最终，组件表面形成一个压应力层。

这个抛丸强化工艺的好处已被证明，如在高应力工况下使用的寿命相对较短的元件（如F1赛车）以及航空发动机和结构件所使用的寿命更长和更稳定的关键零件等。

控制过程 (摆床抛丸机）

残余应力的值取决于一些变量，包括抛丸过程参数和组件材料的硬度。由于该工艺经常被用来增强关键安全性组件的性能，因此必须确保达到正确的应力强度并具有高重复性。做到这一点很重要。

该加工过程使用一个系统来测量抛丸所产生的能量，因此无需进行估测。这通过‘阿尔门’试片测试过程实现。阿尔门试片使用弹簧钢制造，拥有严格的硬度和平整度公差，只对其一侧进行抛丸撞击。诱导压应力会导致试片变弯曲或成弧形。弯曲程度与抛丸所产生的能量成正比，可以用‘阿尔门量规’进行测量。阿尔门试片所产生的弧高度因抛丸的速度和质量不同而有所不同，即丸流所产生的但被试片吸收的能量。如果抛丸处理时间增加一倍且阿尔门试片的弧高或挠度增加 10％或者更少，则视为已经达到组件饱和度。该控制过程如图所示。

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