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1、现代表面工程技术课题：喷丸强化表面处理技术原理及应用系：班级：姓名：引言随着现代工业技术的发展,对模具的使用性能提出了更高的要求。努力缩短模具的生产周期,提高模具的质量,延长模具的使用寿命,直接或间接带来的社会效益和经济效益是非常可观的。材料和热处理是影响模具质量、性能和使用寿命的最重要的内在因素。据统计60%左右模具的早期失效,是由材料和热处理的因素造成的。为了提高模具的强度及耐磨性,充分挖掘模具材料的内在性能潜力,延长模具的服役寿命,采取了许多有效的措施。从节省能源、充分发挥材料的性能潜力、获得特殊性能和最
2、大技术经济效益出发,发展和应用表面强化工艺技术是提高模具使用性能和寿命的极重要的发展方向,喷丸强化就是其中的一项经济、简便而有效的模具表面处理工艺方法,值得大力推广。喷丸强化是借助于硬丸粒,高速、连续锤击金属表面,使其产生强烈的冷作硬化。通过喷丸可以明显改变金属表面的应力状态、显微硬度、表层的微观形貌和相应成分,从而提高模具的疲劳强度、抗冲击磨损及抗应力腐蚀性能。喷丸还可以改变模具的表面粗糙度,并有效地去除电火花加工而产生的表面变质层。喷丸强化方法简单易行,节约能源,适用于落料模、冷作模、冷镦模和热锻模等以疲劳
3、失效形式为主的模具,如锻模服役时,要经受弯曲和热膨胀,常发生因局部屈服而导致显微裂纹,喷丸处理产生压应力能推迟显微裂纹的形成,从而延迟模具龟裂的发生。喷丸作为一种金属材料的表面强化手段,是本世纪四十年代发展起来的,它首先在汽车工业中得到应用,随后又大量地推广应用于飞机以及其它军事工业,其目的是为了改善机械产品的疲劳、腐蚀疲劳以及抗应力腐蚀性能.鉴于此项技术的发展和应用关系到机械产品的使用寿命,即关系到产品在市场上的竞争能力,所以近年来吸引了各方面的研究人员从事喷丸强七其中包括机理和工艺技术方面的研究,其内容大体
4、上包括:喷丸强化机理;喷丸表面应变层内组织结构的变化;喷丸表面残余应力的分布;喷丸表面应变层与电化学腐蚀性能间的关系;表层残余应力与断裂韧性;疲劳裂纹扩展速率以及疲劳强度间的关系,喷丸强化与应力腐蚀间的关系;喷丸强化工艺规范;喷丸强化设备等等.喷丸强化原理喷丸强化是一个冷处理过程。喷丸过程就是大量弹丸喷射到零件表面上的过程,而弹丸喷射到零件表面上有如无数小锤对表面锤击,因此,金属零件表面产生极为强烈的塑性变形,使零件表面产生一定厚度的冷作硬化层,称为表面强化层,此强化层会显著地提高零件的疲劳强度。零件表面形成的
5、强化层之所以会改善其疲劳性能,其原因是在此层内有着完全不同于基体(即零件心部)的应力状态及组织结构,一般地说零件疲劳强度的提高与表面强化层内以下三个因素有关:(1)表面层的宏观残余应力;(2)表面层的微观应力;(3)表面层的微细嵌镶组织。适当的、分布合理的残余压应力可能成为提高疲劳强度、提高抗腐蚀能力,从而延长零件和构件使用寿命的因素;而不适当的残余应力则会降低疲劳强度,产生应力腐蚀,失去尺寸精度,甚至导致变形、开裂等早期失效事故,所以机械零部件和大型机械构件中的残余应力对其疲劳强度、抗应力腐蚀能力、尺寸稳定性
6、和使用寿命有着十分重要的影响。喷丸可改变应力分布状态,使零件表面形成一条很宽的压应力分布带,从而可极大地提高疲劳强度和零件的实际承载能力。喷丸强化是行之有效、应用广泛的强化模具表面的手段,模具喷丸的强化机理是弹丸流的撞击形成模具材料塑性变形而导致冷作硬化;第二个因素是弹丸流的撞击改变了表面残余应力状态和分布,使模具材料表层和次表层造成很大的残余压应力,而喷丸产生的残余压应力又是强化机理中的重要因素。喷丸处理后,模具的表面硬度增加,距表面愈近,效果愈明显,喷丸造成的模具表面硬度增加是由于表层组织形变强化及残余压应
7、力值增大的综合结果。此外,喷丸还能促使模具表层的组织发生转变,即残余奥氏体诱发转变为马氏体,并且能够细化马氏体的亚结构,进一步提高了模具表面硬度和耐磨性,从而延长模具的使用寿命。喷丸强化的主要用途喷丸强化工艺主要用于抗金属疲劳。�（1）疲劳载荷周期由无数个重复的载荷循环构成,交变载荷形成的拉应力在零件表面起破坏性的拉扯作用。（2）拉应力的减少导致疲劳寿命的增加,如拉应力减少32%,即262MPa,载荷周期寿命可增加300%,即次。强化对于以下两种情况效果特别显著① 应力诱导处。应力诱导包括圆角、缺口、跨孔、凹槽
8、和键槽等。强化导入一个高强度、局部压应力,从而抵消这些形状变化引起的拉应力集中。② 高强度材料。对于高强度材料,压应力与材料的拉伸强度直接关联。材料拉伸强度越高,需要导人的压应力也越大。高强度材料具有较坚固的晶体结构。晶格能抵挡较高程度的挤压,从而能存储更多的残余应力。喷丸强化工艺设备喷丸机有气动式喷丸机和离心式喷丸机两种,其中生产中应用较多的是气动式喷丸机。气动式喷丸机是由空气压缩机
