[发明专利]一种新型的弹簧预强化精整复合喷丸方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种采用预强化精整复合喷丸工艺，对弹簧试件进行喷丸强化处理。用于弹簧材料或零件表面强化技术领域。

背景技术

表面喷丸强化技术是提高弹簧等零件抗疲劳、抗应力腐蚀以及延长使用寿命的关键制造工艺，目前广泛应用于弹簧加工业界。喷丸处理所导致的材料表层变化包括引入残余压应力场、产生形变细化组织结构以及表面粗糙度改变，其中喷丸残余压应力场和喷丸形变细化组织结构均有助于延长金属零部件的使用寿命，表面粗糙度增加虽然略微降低材料表面的某些性能，但可以通过优化受控喷丸工艺参数，以避免零件表面粗糙度改变所带来的一些不利影响。

预强化精整复合喷丸工艺要点是，第一道预强化喷丸在材料表层产生一定加工硬化效应，从而在第二道强化喷丸中不至过分增加表面粗糙度，第三道精整喷丸则进一步降低表面粗糙度。结果表明，经过一次强化喷丸、预强化复合喷丸及预强化精整复合喷丸后残余压应力、衍射半高宽和显微硬度沿层深分布深度接近，但预强化复合喷丸尤其是预强化精整复合喷丸工艺的表面粗糙度更低、表面残余压应力更大、表面形变组织结构更明显以及表面显微硬度更高，会大大提高弹簧钢的力学性能和使用寿命。此方法不但便捷而且更有效。

本发明的目的是克服传统喷丸技术表面处理的弹簧钢表面粗糙度大的不足，提供一种既能明显降低表面粗糙度，又能有效增强材料表面力学性能的新型喷丸技术。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种有效提高弹簧钢表面残余压应力并能降低表面粗糙度的新型的弹簧预强化精整复合喷丸方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种新型的弹簧预强化精整复合喷丸方法，其特征在于，该方法为：采用喷丸机对弹簧进行预强化精整复合喷丸处理，预强化精整复合喷丸处理包括三道工序：第一道工序喷丸强度0.23Amm，第二道工序喷丸强度0.45Amm，第三道工序喷丸强度0.15Amm，三次喷丸的弹丸介质相同，得到处理后的弹簧产品。

所述的处理后的弹簧产品的粗糙度为：Ra1.89/Rz9.50μm。

所述的喷丸机为气动喷丸机，该气动喷丸机采用的弹丸介质为G3钢丝切丸，弹丸直径为0.6mm，弹丸硬度为55HRC。

所述的处理后的弹簧产品的粗糙度采用TR220表面粗糙度仪测量，每个喷丸表面均重复测量3次，最后取其平均值即得处理后的弹簧产品的粗糙度，并绘制出各种工序喷丸表面的轮廓线。

所述的处理后的弹簧产品借助X射线应力分析仪并结合电化学剥层技术，测定弹簧产品喷丸残余应力及其沿材料层深的分布曲线，具体为：对弹簧预强化精整复合喷丸层进行X射线衍射测量，获取衍射谱半高宽，在获取衍射半高宽后，来间接说明晶粒大小的变化规律，并建立起该种材料半高宽与腐蚀层深之间的关系。

在测量X射线衍射谱线时，选择Cr-K_α辐射，Fe(211)衍射晶面，Ni滤波片，测定弹簧产品喷丸残余应力X射线弹性常数为：S₂/2＝5.92×10^-6MPa^-1及S₁＝-1.28×10^-6MPa^-1，在2θ范围内确保衍射峰完整。

所述的电化学剥层技术：电压：6V，电流1A，饱和NaCl溶液为电解质，剥层每次0.01mm，共十二次；测量每次剥层后，建立起材料残余应力、衍射半高宽、显微硬度和腐蚀层深之间的关系。

所述的处理后的弹簧产品借助DHV-1000型显微硬度计，配备相关的压痕图象分析软件，测量各种喷丸层显微硬度HV₅₀及其沿层深的分布关系，在同一层深随机测量3个点的显微硬度，最后取其平均值。

对采用本发明方法处理后的弹簧产品进行性能检测，包括测试的材料表面粗糙度、残余应力、衍射半高宽、显微硬度等，具体包括：

(1)建立不同喷丸技术与其处理的材料表面粗糙度之间的关系

利用TR220表面粗糙度仪，由计算机控制和数据计算，测量各种工艺喷丸表面的粗糙度，主要检测的粗糙度参数包括Ra和Rz等，其中取样长度0.4mm并且连续取5段，每个喷丸表面均重复测量3次，最后取其平均值。最后绘制出各种工艺喷丸表面的轮廓线，并对不同喷丸技术处理的材料表面粗糙度进行对比。

(2)建立残余应力与层深的关系