弹簧喷丸强化技术规范 Revised as of 23 November 2020
弹簧喷丸强化技术规范
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）喷丸强化的适用范围、术语、喷丸介质的要求、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铸钢丸(标准中未出现)
GB/T 1805弹簧术语
GB/T 金属洛氏硬度试验(标准中未出现)
GB/T 金属维氏硬度试验第1部分:试验方法(标准中未出现)
GSBA69001喷丸弧高度试片
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。
喷丸强化工艺参数
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。
阿尔曼试片（Almen试片）
是用于综合度量喷丸强化工艺参数的一种专用的试片，以下简称试片。
试片夹具
是用于固定试片的工具。
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最高点之间的距离称为弧高度。
弧高度测具
是用于测定试片经喷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。
弧高度曲线
在其他的喷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丸，获得一组弧高度值f随喷丸时间t（或喷丸次数）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。喷丸强度
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丸时间而缓慢增高。在一倍于饱和点的喷丸时间下，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丸强度。
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。
普通喷丸（自由喷丸）
弹簧在无任何外力作用和常温下自由接受喷丸强化处理。
应力/应变喷丸
弹簧在恒定的外力作用下接受喷丸强化处理。
多级喷丸
弹簧接受数次（通常1至3次）喷丸强化处理。
4. 喷丸强化原理
喷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. 喷丸介质的要求
弹丸的种类及材质见表1。
表1
铸钢丸
SS
铸钢
球
≤4
～（226～850）玻璃丸
GB
玻璃球
≤1
～（450～550）陶瓷丸
CB
陶瓷球
≤1
～（500～800）
注①：一般用途的圆簧推荐使用精整钢丝切丸、铸钢丸，其硬度值 HRC～（500HV～
750HV）；
注②：一般用途的板簧推荐使用精整钢丝切丸，其硬度值为44HRC～52HRC。
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
ａ）呈长针状、沙眼和气孔的弹丸ｂ）尖锐角的弹丸
图1-2不合格弹丸形状
图1弹丸形状
6试片
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。
表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
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。
a
b
图2试片夹具及结构尺寸图
弧高度测具
弧高度测具和构造和尺寸精度按图3的规定。
图3弧高度测具及结构尺寸图
8 技术要求
喷丸前的准备
8.1.1除了特殊注明之外（例如需要对部分喷丸表面进行切削加工），弹簧喷丸前的尺寸及表
面粗糙度应该满足图样上的要求。
8.1.3弹簧的无损检测应在喷丸处理前完成。有特殊要求时也可在喷丸后进行。
喷丸后的处理
8.2.1喷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弹簧的喷丸强化区内不允许做硬度试验。
8.2.4喷丸后宜采用不损伤弹簧表面的方法去除残余的弹丸。
喷丸的质量
弹簧经过喷丸处理后，喷丸强度应按图样规定，并按照条中选取。
图样未给出喷丸强度的公差时，喷丸强度只有正偏差。公差范围规定为0～+30%,正公差的最小
值不应低于。
8.3.2喷丸覆盖率
弹簧经喷丸后表面的覆盖率应大于等于90%。
9.检验规则与试验方法
喷丸强度检验方法。
9.1.1 将试片从夹具上取下，用精度为的百分表，在弧高度测具上测量弧高度。
9.1.2
图4 弧高度测量示意图
图5 弧高曲线图
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）
喷丸强化设备
根据驱动弹丸运动的方式喷丸强化设备可分为两种类型：
---以机械离心式喷丸机为主构成的喷丸强化设备；
---以气动式喷丸机为主构成的喷丸强化设备。
两种类型的喷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）喷丸强化室的抽风排尘装置。
弹簧的模拟件
弹簧模拟件是用来调整喷丸强化工艺参数的，同时也是用来检验和控制弹簧喷丸强化质量的
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丸强度达到弹簧图样上规定的要求时方可对弹
簧进行喷丸生产。
附录B
（资料性附录）
喷丸前喷丸强度及覆盖率的调整
调整喷丸强度所使用的弧高度试片，当喷丸强度处在～范围时，应采用A试片；当喷丸强度大于时，则应采用C试片；当喷丸强度小于时，采用N型试片。试片夹具和弧高度测具应符合7的规定。一般通用弹簧的喷丸强度应采用，但特殊规格的弹簧应根据具体情况另行选定。
将试片夹具分别固定在图样规定的各个喷丸部位的模拟件上。再把试片固定在夹具上。
把模拟件放入喷丸室内的零件工装上，开动工装的运转机构并进行喷丸。卸下试片以非喷丸面为基准面测量其弧高值。卸下的喷丸试片不得再次使用。重新装上新试片、进行喷丸并测量弧高度。用5～7片试片经不同时间（或喷丸次数）喷丸之后，获得一条弧高度曲线。由该曲线确定喷丸强度。
当由以上步骤测得的喷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。
喷丸强化对不同材料零件的作用 高强度钢 有喷丸强化引入的残余压应力是最终拉应力强度的一个百分比，该比率随着零件材料本身强度/硬度增加而增加。高强度/硬度的金属更脆，且对表面缺陷更敏感。对其进行喷丸强化，能让这些高强度金属可以应用在易发生疲劳的工作条件下。飞机起落架通常设计的疲劳强度为300 ksi (2068 MPa)，结合喷丸强化。图2-1显示了喷丸强化与高强度金属应用的关系。 没经过喷丸强化的，机加工后的钢制零件在硬度为30 HRC.左右能取得最佳的疲劳属性。如材料强度/硬度超过这个水平，其疲劳强度会由于对表面缺口的敏感性和脆性增加而降低。通过导入的压应力，疲劳强度与增加的强度/硬度成比率提高。当材料硬度为52 HRC，强化后的疲劳强度可达144 ksi (993 MPa)，比未经过强化的同样材料抗疲劳强度增加了2倍多 利用喷丸强化改善高强度/硬度零件的典型应用包括对扳手和冲击工具等。此外，表面的浅刮痕对于经过喷丸强化的高强度钢的疲劳强度影响不大，而对于未经强化的则破坏性很大。 渗碳钢 渗碳和渗氮都是热处理过程，能让钢表面具有非常高的硬度。通常在55~62 HRC。渗碳钢强化的好处在于： ●在~200 ksi (1379 MPa)或更高的高应力水平下，能提供卓越的疲劳属性 ●减少表面晶格间因氧化而造成渗碳异常情况
对于完全渗碳和渗氮处理过的零件，要取得最佳的抗疲劳属性，建议使用硬度为55-62 HRC 的丸料。 脱碳 脱碳是在热处理过程，铁合金表面碳含量减少。脱碳会降低高强度钢(240 ksi, 1650 MPa 或以上)的疲劳强度70-80%；能降低低强度钢(2140-150 ksi, 965-1030 MPa)的疲劳强度45-55%。脱碳对于疲劳属性的破坏力与脱碳层深度并无特别的关系。脱碳层在0.003英寸深度，其破坏力与0.030英寸深度是一样的。 强化工艺被证实为一种有效的方法，能恢复大部分由于脱碳过程损失的疲劳强度。因为多数零件的脱碳层不容易确定，所以当怀疑零件有脱碳情况时，建议对其进行强化处理以确保零件完好的抗疲劳属性。如果一个高硬度(58+ HRC)齿轮在强化后，表面呈现异常的严重凹陷，这可能被怀疑有脱碳存在。脱碳还经常伴有残余奥氏体的不良冶金状态。通过冷加工的喷丸强化，能减少残余奥氏体百分比。 奥贝球铁 改善过的奥贝球铁在一些工程领域，能替代铸钢、铸件、焊接件。它具有优良强重比和耐磨性。奥贝球铁在某些高强度应用条件下，也能取代铝，它的密度是铝的 2.5倍，而强度则是铝的3倍以上。通过喷丸强化，该材料的弯曲疲劳强度还能提高75%。某些等级的奥贝球铁经强化后，能媲比用于齿轮制造的渗碳钢。 铸铁 近年来，球墨铸铁件的需求逐年增加，因为它具有相对较高的抗疲劳载荷性能。球墨铸铁件通常是没经过机加工，用于需承受载荷应力工作状况下。铸件表面存在的缺陷，如气孔、 浮渣、片状石墨等都会相当程度地减低未经机加工的珠光体球铁的疲劳属性。根据铸铁件表面的缺陷状况，零件的疲劳极限严重的，会降低40%之多。 喷丸强化能改善表面存在小缺陷的铸铁件之疲劳属性。比如，柴油机缸体内衬护板件。在试验中使用了最大的强化强度，疲劳极限低于完全机加工过的零件样本疲劳极限6%左右。如果没有经过强化，疲劳极限低于完全机加工过的零件样本疲劳极限20%。此外，从外观看，经过强化的铸铁件表面呈现抛光效果，光泽、光滑。 铝合金 传统的高强度铝合金（2000系列和7000系列）由于其具有高强重比，早已普遍应用在航空领域。以下一些铝合金材料在航空/航天制造业方面的应用也逐渐增加，喷丸强化工艺对其也具有很好的效果： ●铝锂合金 (Al-Li) ●等向性金属基复合材料(MMC) ●铸铝 (Al-Si) 钛 高周弯曲疲劳(HCF) –图2-4所示的钛高周弯曲疲劳，比较了高性能欧洲赛车上所用的钛合金连杆之疲劳属性。通过喷丸强化，钛合金连杆比钢制连杆，重量减轻了40%而疲劳极限则增加了20%。低周弯曲疲劳(LCF) –图2-5显示了对一个旋转发动机零件上的燕尾槽进行喷丸强化后的结果。有2条未经强化的基准载荷曲线。使用了喷丸强化后，循环疲劳曲线明显改善 肽材料低周弯曲疲劳(LCF)最常见的应用是对于旋转涡轮发动机零件（如涡轮盘、转子、轴），
弹簧表面处理工艺 1．弹簧发黑处理 （1）弹簧发黑工艺 碱性化学氧化处理发黑，是将加工完毕的合格弹簧放入含有浓碱溶液中加热处理，使弹簧表面获得一层微薄的致密氧化膜，这种氧化膜有抗腐蚀作用。 弹簧在加热的溶液中，由于碱对弹簧表面腐蚀，产生铁离子（亚铁化合物）在碱中加入氧化剂——亚硝酸钠能使氧化过程得到改变而在弹簧表面上生成致密的氧化膜（四氧化三铁）。这种氧化膜主要是有磁性氧化铁组成，氧化膜的生成时间为30～60分钟。若时间再延长，也不能提高氧化膜的厚度。 工艺过程： 去油———（去铜）——→酸洗——→清洗——→氧化（或二次氧化）——→清洗——→热水清洗——→皂化——→浸水膜装置换油——→入库。 各道工序要求 序号名称配方及技术要求备注 一去油 1．化学去油NaoH100～150克/升+Na2CO320-27克/升加热至沸点滚桶内加入少量废酸和铁悄 2．用汽油或柴油洗洗油。 3．用喷砂或喷丸去除油及锈 4．淬火回火的弹簧可用滚桶去油及锈 二去铜用铬酸250～300克/升+硫酸铵80～100克/升无铜时可省去此道工序 加水浸1～2分钟，然后再在清水中清洗 三酸洗用30%工业盐酸浸1～2分钟去除油污及锈酸洗时间不能太长 四清洗清洗后在弱碱槽内中和，防止酸带入氧化槽中 五氧化氢氧化钠650～700克/升+亚硝酸钠100～150克/升加热到140～144℃，保温30～60分钟 NaoH: NaNO2=5～8:1 六清洗氧化后在流动的清水中冲洗 七热水清洗热水90～100℃，清洗1～2分钟 八皂化 10～20%工业皂片或三乙油酸皂加热50～60℃1～2分钟温度不能太高 十上油浸MS-1水膜置换防锈油 十一入库 （2）发黑工艺操作规程 （Ⅰ）每天上班后开动电源将槽液加热至沸点，扒去槽中的氧化铁（沉淀物）； （Ⅱ）扒去沉淀物后加入0.5kg左右的黄血盐(亚铁氰化钾); (Ⅲ)按发黑工艺技术要求加入一定量亚硝酸钠（符合5～8：1）； （Ⅳ）用温度计测量发黑槽液湿度，确保槽液温度140～144℃，若温度过高要加水，并控制好加热电源；（Ⅴ）发黑前，弹簧必须经充分的酸洗和清洗，拉力弹簧必须垂直装框，便于清洗； （Ⅵ）发黑时必须严格执行工艺技术要求，液面的油渣要及时捞掉，槽液要及时补充； （Ⅶ）发黑后弹簧须经高压水度分喷洗，经沸水清洗，皂化温度控制在50～60℃； （Ⅷ）弹簧经沥掉过量油后装框、入库。倒去弹簧的铁框须经高压水喷洗后再重复使用。 （Ⅸ）下班时，在氧化槽中加入一定量氢氧化钠（符合5～8：1），关掉电源。清理、打扫工作场地，保持场地的整洁； 发黑工艺操作时的注意事项 （Ⅰ）氧化工件如发现有黄色挂霜现象，说明槽液温度过高，水份太少。 （Ⅱ）氧化工件不黑，呈灰色，是槽液温度过低或缺亚硝酸钠。
弹簧强化抛丸机对弹簧的强化效果分析弹簧是机车车辆的重要零件之一,绝大部分用来承受车辆上部的重量或起缓冲作用。为提高弹簧的质量,延长其使用寿命,在弹簧的材料及抛丸强化工艺方面,普华重工开展了不少的研究试验工作,并取得了一些成效。现就这方面的问题作一简要介绍。 弹簧强化抛丸机： 原理： 弹簧强化抛丸机采用对辊输送，依靠拨片将弹簧依次推进，如下图：
（弹簧强化抛丸机示意图） 一、弹簧的材料及其选用为了延长弹簧的使用寿命,使之起到应有的作用,弹簧材料必须具有高的屈服强度和高的疲劳极限;表面必须光滑。表面状态很重要,因为弹簧在反复载荷作用下,多数是由于表面缺陷发展而折损的。图1示出了相对于某一强度极限下材料的疲劳极限与表面状况之间的关系。 图1相对于某一强度极限下材料的疲劳极限与表面状况之间的关系
1.表面磨光, 2.表面用砂轮磨光, 3.表面粗加工, 4.表面有刀痕 5.表面札制; 6.在水内腐蚀过的表 面,7.在盐水内腐蚀过的表面 由图1可以看出,材料疲劳强度极限随着表面状态的恶化而显著降低。所以,弹簧制造厂从原材料的选择到弹簧热处理完毕,都必须注意表面质量问题。为此,在有关弹簧或弹簧钢技术条件中都严格规定表面不得有裂纹、结疤,夹杂和机械损伤等缺陷。由于弹簧的类型较多,工作情况复杂，因此,必须根据各种因素正确选用弹簧的材料。 (1)应考虑弹簧钢的淬透性及其标准截面在选用弹簧材料时,应考虑到钢材热处理时所能淬透的尺寸(见表1) 根据“普通圆柱螺旋弹簧尺寸系列”国家标准的规定,材料的直径d应符合表2和表3的规定。对于机车车辆板弹簧材料,一般选用硅锰钢即可在油中淬透,满足了机车车辆板弹赞设计与使用要求。 表1 表2第一系列mm 表3第二系列mm
弹簧喷丸强化技术规范 Revised as of 23 November 2020
弹簧喷丸强化技术规范 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）喷丸强化的适用范围、术语、喷丸介质的要求、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铸钢丸(标准中未出现) GB/T 1805弹簧术语 GB/T 金属洛氏硬度试验(标准中未出现) GB/T 金属维氏硬度试验第1部分:试验方法(标准中未出现) GSBA69001喷丸弧高度试片 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。 喷丸强化工艺参数 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。 阿尔曼试片（Almen试片） 是用于综合度量喷丸强化工艺参数的一种专用的试片，以下简称试片。 试片夹具 是用于固定试片的工具。 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最高点之间的距离称为弧高度。 弧高度测具 是用于测定试片经喷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。 弧高度曲线 在其他的喷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丸，获得一组弧高度值f随喷丸时间t（或喷丸次数）变化的数据，由这组数据在弧高值-时间坐标上
浅谈金属的喷丸强化 摘要：喷丸是高速运动的弹丸流, 喷射在金属表面的加工过程。金属表层在弹丸的冲击作用下, 发生强烈的塑性变形, 这种塑性变形属于循环应变的性质。其结果使应变层内的组织结构和应力状态发生变化。 关键词：喷丸强化组织结构金属性能残余应力 一、喷丸强化原理 喷丸强化过程就是将高速运动的弹丸流连续向金属零件表面喷射的过程, 弹丸流 的喷射如同无数小锤向金属表面锤击, 使得金属表面层产生极为强烈的塑性形变, 从 而产生了冷作硬化层, 此层称为表面强化层。从应力状态来看强化层内形成较高的残余压应力；从组织结构来看强化层内形成了更加细小的亚晶粒组织。 二、金属的喷丸强化对组织结构及应力状态的影响 喷丸是高速运动的弹丸流, 喷射在金属表面的加工过程。金属表层在弹丸的冲击作用下, 发生强烈的塑性变形, 这种塑性变形属于循环应变的性质。其结果使应变层内的组织结构和应力状态发生变化。 1、昌粒变化、晶格咬变、镶嵌细化 零件表面在高速（70m／s）弹丸冲击下, 可使金属表层晶粒的形状、尺寸和方位发生变化, 晶格发生歪曲、畸变, 面间距发生变化。金属表层由于弹丸作用产生塑性变形, 镶嵌块Ε亚晶粒Η细化, 形成微细的镶嵌块组织。大量实验结果证明, 零部件表面镶嵌块越小, 其疲劳强度越高。微细的镶嵌块组织, 不仅能提高零件的室温疲劳强度,而且还能提高零件的高温疲劳强度。 2、微观应力 由于应变层内晶格产生畸变, 使亚晶粒之间产生很高的应力, 即微观应力。微观应力的存在, 对零件的疲劳强度也产生有利的影响。 3、显微组织转变 从表面上看, 喷丸似乎是一种冷变形加工过程, 其实不然, 当高速弹丸冲击零件 表面时, 金属表面受到瞬间局部高温加热。据沙维林测定的结果, 表面温度可达600度以上。在微观应力和瞬时高温作用下, 会使应变层内的显微组织发生转变。根据卡拉谢夫的研究, 渗碳淬火后的12Cr2Ni4 钢,经喷丸后可使残留奥氏体转变成马氏体。 4、宏现残余应力 用40Cr钢制成Alman试片, 经喷丸60s后, 在X射线应力仪上测得的残余压应力为
弹簧强化的后处理 弹簧热处理的目的就是在于充分发挥材料的潜力，使之达到或 接近最佳的力学性能，从而保证弹簧在使用状态下长期可靠地工作。 1.形变热处理：形变热处理是将钢的变形强化与热处理强化两 者结合起来，进一步提高钢的强度和韧性。形变热处理有高温、中 温和低温之分。高温形变热处理是在稳定的奥氏体状态下产生形变 后立即淬火，也可与锻造或热轧结合起来，即热成型后立即淬火。 60Si2Mn钢制造的汽车板簧，经高温形变热处理（930℃+热性变量18%，油淬）后，采用650℃×3.25min的高温快速回火，其强度和疲 劳寿命都得到很大提高。 2.弹簧的等温淬火：对于直径较小或淬透性足够的弹簧可采用 等温淬火，它不仅能减少变心，而且还能提高强韧性。在等温淬火 后最好再进行一次回火，可提高弹性极限，回火温度与等温淬火温 度相同。 3.弹簧的松弛处理：弹簧长时间在外力作用下工作，由于应力 松弛，会产生微量的永久（塑性）变形，特别是高温工作的弹簧， 在高温下应力松弛现象更为严重，使弹簧的精度降低，这对一般精 密弹簧是不允许的。因此，这类弹簧在淬火、回火后应进行松弛处理。热处理工艺：对弹簧预先加载荷，使其变形量超过弹簧工作时
可能产生的变形量。然后在高于工作温度20℃的条件下加热，保温8~24h。 4.喷丸处理：喷丸处理是目前应用最广泛的改善弹簧表面质量的方法之一。弹簧要求有较高的表面质量，划痕、折叠、氧化脱碳等表面缺陷往往会成为弹簧工作时应力集中的地方和疲劳断裂源。若用细小的钢丸高速喷打弹簧表面，进行喷丸处理，不仅改善弹簧表面质量，提高表面强度，使表面处于压应力状态，从而提高弹簧疲劳强度和使用寿命。 随着机械向高速、重载荷、质量轻、体积小的方向发展，对弹簧也提出了更高的要求。为了消除不利的剩余应力，改善弹簧产品表面的应力分布状况、获得高的有益应力，除了在选择材料和热处理中采取措施外，在弹簧的制造中，经常使用机械强化工艺。
弹簧表面处理技术 现模模具是工业生产的主要工艺装备。现代工业产品的发展和技术水平的提高，很大程度上 取决于模具工业的发展水平。第二次世界大战以来，自动化程度的提高使国外模具迅速发展。 我国虽是模具生产大国,却过不是模具制造强国。对与于模具相配的弹簧，此细节却也是成 就品质的关键。影响整套模具的使用性能。 本人是从事表面处理工程专业，对模具弹簧也就是矩形弹簧的表面处理作了市场调查。发觉如下问题，提出来讨论。 弹簧表面采用各种漆层来代作识别，如轻小荷重用黄色漆表示;轻荷重用蓝色漆表示;中荷重 用红色漆表示;极重荷重用咖啡色漆表示; 性能分析:好的漆层来配套弹簧表面处理，可谓一举两得，用颜色来标识各种技术参数，方 便工业生产操作，而且使弹簧表面的防腐性能得以更好的保证。 目前成功使用上述方式的主要厂家为国外厂家多，如日本东发公司等。 在国内，此还只有小部分厂家效访，目前主要是一些固定的技术要求，如采用进口材料而达 到国外水平外，但整个弹簧表面处理效果却明显存在差距。 国内一般用人工喷漆，外观会出现流挂、漏喷、结合不好，防锈能力差。本身的工艺局限性 造成大量的产品要脱漆返工。 国外采用的是电泳漆，在水溶性的漆槽内，把工件做阴极，施加一定的电压和时间，便可在 弹簧的所有表面形成厚度均匀的漆层，然后清洗烘干便可。其外观清洁光亮，无颗粒，无露底现象，结合力好不易脱落，硬度好有3-4H，如果采用英国LVH公司聚氨酯阴极电泳漆， 则其柔软性相当好。操作环境无浓的溶剂味，对空气污染少，废水处理排放流程简易，只要调节PH沉降电泳漆的树脂，然后排放清水。 我们为国内一厂家设计工艺流程:成形弹簧→喷丸→→上挂具→碱性除油→双水洗→(微酸1%中和)磷化→双水洗→双去离子水洗→阴极系统聚氨酯彩色电泳漆→回收→双水洗→助洗→ 烘烤固化→下挂 具。 结果 喷丸的粒子会夹在弹簧的两头的缝隙内。 喷丸导致粗糙表面，漆层也要相应地加厚，才有光亮平整外观，有10-20微米厚，这样又导 致弹簧的可收缩厚度变小。 磷化会导致氢脆，减少弹簧的使用寿命。
弹簧喷丸强化技术规 1. 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）喷丸强化的适 用围、术语、喷丸介质的要求、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铸钢丸(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，导致试片向喷丸面呈球面状弯曲。取一平面作为基准面切入变形球面，则由该基准面至球面最高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丸后在所规定长度围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丸，获得一组弧高度值f随喷丸时间t（或喷丸次数）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丸时间而缓慢增高。在一倍于饱和点的喷丸时间下，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普通喷丸（自由喷丸） 弹簧在无任何外力作用和常温下自由接受喷丸强化处理。 3.11应力/应变喷丸 弹簧在恒定的外力作用下接受喷丸强化处理。 3.12多级喷丸 弹簧接受数次（通常1至3次）喷丸强化处理。
喷丸强化工艺与应用 喷丸强化基本概念 1.什么叫强化喷丸呢?下面说说它的概念. 在了解喷丸强化技术之前，我们有必要将抛丸、喷砂、喷丸的三个容易混淆的概念解释一下。这三个概念其实就四个字：喷、抛、丸、砂，其中，喷抛是工艺方法，丸砂是使用的材料。喷，是用高压空气将丸、砂吹到工件的表面，抛是用高速旋转的叶片抛射到工件表面，丸用的是钢丸，砂用的是石英砂等。 喷丸过程就是将大量弹丸喷射到零件表面上的过程，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形变，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。测评强化丸质量有三个基本参数：强度、覆盖率、表面粗糙度。 2.喷丸强度 影响喷丸强度的工艺参数主要有：弹丸直径、弹流速度、弹丸流量、喷丸时间等。弹丸直径越大，速度越快，弹丸与工件碰撞的动量越大，喷丸的强度就越大。喷丸形成的残余压应力可以达到零件材料抗拉强度的60％，残余压应力层的深度通常可达0.25mm，最大极限值为１mm左右。喷丸强度需要一定的喷丸时间来保证，经过一定时间，喷丸强度达到饱和后，再延长喷丸时间，强度不再明显增加。在喷丸强度的阿尔门试验中，喷丸强度的表征为试片变形的拱高。 3.阿尔门（Almen）试验 喷丸强度常用N试片（用于有色金属试验）、A试片（最常用）、C试片（更高强度）来进行测量， A试片和C试片之间关系为近似3倍关系。如用C试片测得强度为0.15-0.20C mm 就相当于0.45-0.60A mm。图中厚的为C试片，薄的为A试片。 试验过程中，先测量试片原有变形，然后将卡好该试片的工装置于喷丸箱内，采用与工件相同的工艺进行喷射。喷丸结束，取下试片，测量变形拱高。 4.喷丸覆盖率 覆盖率是指工件上每一个点被钢丸打到的次数，有人对喷丸覆盖率常这样认为：我的喷嘴1上1下喷工件2遍，不就可以满足200％的覆盖率了吗？乍一听觉得有道理，其实不是这样的。 覆盖率的测量是这样的：先在工件表面涂上一层彩釉或萤光釉，然后按工艺参数对工件进行喷丸，每喷表面一遍将工件取出，在显微镜（放大镜）下观察所残留的涂层在表面所占的比例，如还有20％残留，则覆盖率为80％。当残留只有2％，即覆盖率为98％时，可视为全部清除，即覆盖率为100％，此时就有一个时间。若达到400％的覆盖率，就是4倍的该时间。 5.覆盖率的影响因素 影响覆盖率的因素有零件材料硬度、弹丸直径、喷射角度和距离、喷丸时间等。在规定的喷丸强度条件下，零件的硬度低于或等于标准试片硬度时，覆盖率能达到100％；反之，覆盖率会下降。在相同的弹丸流量下，喷嘴与工件的距离越长、喷射的角度越小、弹丸直径越小，达到覆盖率要求的时间就越短。喷丸强化时，应选择大小合适的弹丸、喷射角度及距离，使喷丸强度和覆盖率同时达到要求值。来源于材料网https://www.doczj.com/doc/578166969.html, 6.表面粗糙度
弹簧喷丸强化技术 大丰市大奇金属磨料有限公司 很早之前，一片汽车钢板弹簧热处理后，工匠们就会不断地用锤子连续敲打、捶击它。那时候工匠们并不清楚他们这么做的结果会让板簧的使用寿命延长6倍，而现在，这一事实已被工程师们充分了解。 这一强化工艺技术同样适用于圆柱螺旋弹簧（圆簧），扭杆，旨在不同程度进步和改善弹簧疲惫强度与应力腐蚀断裂强度。其他一些飞机和汽车零部件，如连杆、曲轴、摇臂、行星齿轮、齿轮圈、航空发动机叶片、起落架、传动轴都将强化工序作为生产过程的必要步骤，且制定了严格的技术规范。先简单解释一下零件在强化后会发生哪些变化？ 强化工艺的原理 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进残余压应力场。表层的显微组织和残余压应力场是进步金属材料及其弹簧的疲惫断裂和应力腐蚀断裂抗力的两个强化因素，以进步弹簧的可靠性和耐久性。 强化是个“冷处理”工艺，有别于金属零件在高温下的热加工处理。压应力层通常延伸到材料表面下0.005”到0.030”深处。如有必要，也可通过改变工艺参数，如丸料尺寸、喷/抛射速度、喷/抛射角度、喷/抛射时间等来将压应力层延伸深度增大。 评估强化效果的两个重要参数是强度和覆盖率。覆盖率（100%、200%或更大）主要是依靠目测，而强度则需用代表性的弹簧钢试片进行丈量（即阿尔门试片） 强度丈量 零件校对工具（PVT），设计用来将试片固定于一些特定位置，在这些位置的试片可模
拟零件有强度要求且必须进行强度检测的区域位置。根据不同应用，强度范围从0.015 - 0.030 （在‘A’等级上）。 弹簧强化设备类型 弹簧强化设备可分为两种类型： --- 离心式叶片抛丸强化设备 --- 气动喷嘴式喷丸强化设备 前周的优点是速度快、产量高，比较适用于板簧、圆簧等产能要求高的零件之强化处理，它能在较短的时间里抛射到更多的区域，以及让被喷部位更快达到饱和强度。 · 一种连续链式输送系统的抛丸强化设备适用于板簧强化，多个抛头对准板簧的上表面，及左右侧面进行抛射 · 一种带指轴的连续通过式抛丸强化设备适用于圆簧强化，在抛丸室里有一个旋转辊轮，带动圆簧边旋转变通过，在此过程中，多个抛头对准其进行抛丸强化。 · 尺寸相对较小的弹簧，如用于发动机阀门的气门弹簧，适适用履带式抛丸设备进行强化处理 · 扭杆亦适适用连续通过式的设备进行强化 工艺参数 无论哪种强化技术，目的都是要取得一个持续恒定、可重复的强化强度。因此，必须了解工艺过程中，哪些关键变量会影响到最后的强化结果，包括：
喷丸强化工艺流程控制 喷丸强化必须在可控状态下进行，X衍射检测技术目前有效分析检测完全压应力深度的技术之一。要确保强化符合预设的规格标准，在加工工程中，必须严密监控以下参数 -丸料介质 -覆盖率 -强度 -设备 维尔贝莱特（集团）提供给其航空、汽车等工业客户的抛/抛丸/喷丸强化设备都满足和超过最严格的质量标准和国际相关认证体系，如航空领域通用的Nadcap标准。 丸料控制 图11-1显示的是合格和不合格丸料形状。强化介质大多数是圆形的。如使用过的丸料磨碎了，那碎裂的丸料必须清除掉，以防止再次使用而损伤工件表面。抛丸/喷丸强化的丸料介质必须具有均匀的尺寸。因为介质打击到零件表面所产生能量的大小，与其重量和喷射速度直接相关。大尺寸的丸料由于其重量大，所以打击能量也较大。如果尺寸不同的丸料混合在一起使用，较大尺寸丸料产生较深的残余压应力层；较小尺寸丸料形成较浅压应力层，这样不均匀、参差不齐的残余压应力层直接导致强化结果的不一致，进而严重影响提高疲劳强度的效果。 为了正确地分离出尺寸和形状不合格的丸料、维尔贝莱特（集团）利用一种特殊的螺旋式筛分系统，它包含内圈和外圈转动，原理是根据圆形丸料和破损丸料的滚动速度不同来将它们区分开。丸料会经由一个通道管路到达螺旋分离器上端的圆锥形上方，随后掉落在圆锥上，在螺旋分离器内圈向下滚动。圆形丸料会获得足够速度，能逃离到外圈，这些分流到外圈的圆形丸料是可重复使用的合格介质；而破碎的尺寸不合格丸料滚动就非常不顺利，会滞留在内圈，直到分离结束后，将其清除掉。 强度控制 抛丸/喷丸强化强度代表的是丸流喷打产生的能量。它是强化工艺中一个非常重要的参数指标，是确保强化生产可重复性的关键因素。丸流喷射在零件表面所产生能量大小与形成的压应力水平直接相关。使用较大尺寸丸料和/或增加丸流速度，都会增加喷丸强度。除此外，喷射角度和使用的丸料也会影响强化强度。
弹簧喷丸强化技术规范 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）喷丸强化的适 用范围、术语、喷丸介质的要求、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铸钢丸(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最高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丸，获得一组弧高度值f随喷丸时间t（或喷丸次数）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丸时间而缓慢增高。在一倍于饱和点的喷丸时间下，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普通喷丸（自由喷丸） 弹簧在无任何外力作用和常温下自由接受喷丸强化处理。 3.11应力/应变喷丸 弹簧在恒定的外力作用下接受喷丸强化处理。 3.12多级喷丸 弹簧接受数次（通常1至3次）喷丸强化处理。