噴丸硬化處理和應用

噴丸硬化：

金屬的硬化加工，是通過工具（比如錘子）用力敲擊金屬表面，使其變得堅硬的一道工序，但是現實加工過程中，由于通過錘子等工具，敲擊金屬表面的加工方式，效率低，而且均勻性不好控制等問題，我們采取通過噴丸來實現大規模、高效率、均勻性，持續性的敲擊，來實現金屬快速硬化，這就是噴丸硬化處理。

噴丸硬化的原理：

噴丸硬化前，我們可以通過對金屬部件的表面金屬層進行金相分析，這里我們選擇一個滲碳淬火部件（圖1）可發現，在金屬表面是殘留部分奧氏體的，大概在15%-20%之間，噴丸硬化作業后，我們再對金屬表面進行金相分析，發現奧氏體基本消失，而表面基本都是馬氏體（其實是奧氏體轉變為馬氏體），而此時金屬表面已經實現了硬化，那么我們可以理解為，噴丸硬化是通過噴丸轟擊，產生表面殘余壓應力，同時將金屬表面殘留奧氏體轉為馬氏體而實現硬化目的的；

噴丸處理后，金屬表面因為沖擊力大于屈服應力，發生塑性形變，產生了壓應力殘留，同時金屬表面奧氏體轉變為馬氏體，會使其發生膨脹，殘余壓應力和金屬相變導致的膨脹相互擠壓約束，使金屬表面再次面對外部沖擊時，不易發生蠕動和變形（當外部沖擊力打擊金屬表面時，殘留壓應力，和馬氏體膨脹應力，同時抵抗沖擊），這技術噴丸硬化的主要原理。

影響噴丸硬化的工藝因數：

1.噴丸的沖擊力，我們知道噴丸過程中FT=MV的關系，金屬噴丸硬化中，所需要的并不是能量的大小，而是要強大的沖擊力，當彈丸沖擊金屬表面時，它的動能是固定的（MV固定），為了獲取足夠大的沖擊力F，那么我們必須縮短彈丸沖擊到金屬表面到停止做工的時間T，如何縮短時間，其一，固定工件，不要讓工件在噴丸沖擊過程中發生后推，而延長做工時間，其二，要增加彈丸強度（我們使用鋼丸），使其在沖擊金屬表面時，不要發生鈍化形變，從而使做工時間變長，沖擊力分散面過大，而降低單位面積沖擊力；

2.鋼丸直徑大小與噴丸硬化效果，我們已經知曉金屬表面單位面積承受沖擊力越大，則噴丸硬化效果越好，FT=MV根據以下公式計算，可以判定r1大匙噴丸硬化效果好，但是考慮到噴丸鋼丸直徑不能太大，太大動力帶不動，所以我們需要根據實際情況選定合適鋼丸大小；

3.噴丸硬化中，鋼丸動力來源的選擇，根據噴丸硬化原理，能夠實對金屬表面硬化的彈丸都是垂直沖擊金屬表面的，而通過壓縮空氣做動力的噴丸機，是最好的噴丸硬化選擇設備，應為它噴射的鋼丸，基本都是垂直轟擊，但是壓縮空氣作為動力能量轉化率低，持續保持高強度噴丸硬化，可能不夠經濟，所以有時候，在對動力要求高，能量轉化高的持續噴丸硬化作業，我們選擇拋丸器作為動力來源，具體動力選擇根據實際需要；

4.鋼丸的參數對噴丸硬化的影響，噴丸硬化中要求鋼丸的硬度足夠高，可與加工工件硬度相同，或者稍微高于加工工件硬度，防止破碎；

鋼丸侵入工件深度5-30微米，防止侵入過深，壓應力分散；

形狀要求為球形，防止銳邊劃傷工件；

噴丸硬化加工的注意事項：

噴丸硬化屬于冷作硬化加工，適用于工作溫度低于250度的金屬工件，工作溫度高，會使金屬膨脹力大于金屬表面殘余壓應力，使其發生蠕動，發生反向塑性形變，殘余壓應力消退，噴丸硬化效果失效；

由于噴丸硬化后，彈坑周邊會發生拉伸，所以噴丸硬化加工不適合適用于單純成熟拉應力和壓應力的工件。

噴丸硬化的應用：

噴丸硬化可用于航空發動機部件強化、航空設備維修，汽車部件的強化等各類噴丸強化使用的場合。

噴丸硬化設備：

噴丸硬化設備，目前在批量不大，強度要求不是特別高，而對噴丸硬化精度要求高的噴丸硬化處理，我們可以選擇以壓縮空氣做動力的數控噴丸機，如果噴丸硬化處理量大，經濟性要求高，效率要高，那么我們可以選擇以拋丸器為動力的拋丸機。