弹簧喷丸强化关键技术标准规范.docx

弹簧喷丸强化技术规范
1. 范围
本标准适适用于以提升和改善弹簧疲惫强度和应力腐蚀断裂强度为目标喷丸强化工艺技术。包含：圆柱螺旋压缩弹簧和汽车钢板弹簧，其它弹簧喷丸处理可参考使用。
本标准要求了圆柱螺旋压缩弹簧（简称圆簧）和汽车钢板弹簧（简称板簧）喷丸强化适用范围、术语、喷丸介质要求、试片、试片夹具和弧高度测具、技术要求、检验规则和试验方法等。
2. 规范性引用文件
下列文件中条款经过本标准引用而成为本标准条款。通常注日期引用文件，其随即全部修改单（不包含勘误内容）或制订版均不适适用于本标准，然而，激励依据本标准达成协议各方研究是否可使用这些文件最新版本。通常不注日期引用文件，其最新版本适适用于本标准。
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
下列术语和定义适适用于本标准，其它按GB/T 1805弹簧术语中要求。
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一个专用试片，以下简称试片。
3.3试片夹具
是用于固定试片工具。
3.4弧高度
试片在弹丸冲击下表面层发生塑性流变，造成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要求长度范围内产生弧高度值一个专用测量工具。
3.6弧高度曲线
在其它喷丸强化工艺参数不变条件下，同一类型试片分别各自接收不一样时间喷丸，取得一组弧高度值f随喷丸时间t（或喷丸次数）改变数据，由这组数据在弧高值-时间坐标上绘制出曲线，叫做弧高度曲线。
3.7喷丸强度
任何一组工艺参数下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。在一倍于饱和点喷丸时间下，弧高值增量不超出饱和点处弧高值10%，饱和点处弧高值就定义为该组工艺参数喷丸强度。
3.8表面覆盖率
受喷零件表面上弹坑占据面积和受喷表面总面积比值，称为表面覆盖率（简称覆盖率），通常以百分数表示。
3.10一般喷丸（自由喷丸）
    弹簧在无任何外力作用和常温下自由接收喷丸强化处理。
3.11应力/应变喷丸
弹簧在恒定外力作用下接收喷丸强化处理。
3.12多级喷丸
弹簧接收数次（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弹丸流对金属表面冲击而使表面产生循环塑性应变层，由此造成该层显微组织发生有利改变并使表层引入残余压应力场。表层显微组织和残余压应力场是提升金属材料及其弹簧疲惫（包含微震疲惫）断裂和应力腐蚀（含氢脆）断裂抗力两个强化原因，以提升弹簧可靠性和耐久性。
5. 喷丸介质要求
5.1弹丸种类及材质见表1。
表1
名称
符号
材质
大致形状
通常直径(mm)
硬度HRC（HV）
切丝丸
CW
钢
圆柱
0.2～3
37.0～62.5（350～750）
精整钢丝切丸
CCW
钢
倒圆圆柱
0.2～3
37.0～62.5（350～750）
铸钢丸
SS
铸钢
球
≤4
20.0～66.0（226～850）
玻璃丸
GB
玻璃
球
≤1
46.0～52.5（450～550）
陶瓷丸
CB
陶瓷
球
≤1
49.5～64.0（500～800）
注①：通常见途圆簧推荐使用精整钢丝切丸、铸钢丸，其硬度值49.5 HRC～62.5HRC（500HV～750HV）；
注②：通常见途板簧推荐使用精整钢丝切丸，其硬度值为44HRC～52HRC。
5.2弹丸形状
凡外形表面光滑呈球形或椭球形和尺寸符合要求规格要求弹丸均称为合格弹丸（图1所表示）。而外形展现出尖锐角或呈长针状弹丸，铸造丸中含有沙眼和气孔弹丸和尺寸超出要求规格弹丸，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、沙眼和气孔弹丸                 ｂ）尖锐角弹丸
图1-2不合格弹丸形状 
图1弹丸形状
6试片
6.1型号
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。三种试片关键技术规格应符合表2中要求，其它技术条件应符合GSB A69001要求。
表2
项目
试片型号
N
A
C
长度（mm）
76.11±0.29
宽度（mm）
18.99±0.06
厚度（mm）
0.79±0.02
1.29±0.02
2.38±0.02
平面度偏差（mm）
±0.025
表面粗糙度（μm）
0.63～1.25
表面硬度（HRC）
44～50
6.2使用范围
A型试片适适用于中强度范围； 
N型试片适适用于低强度范围；
C型试片适适用于高强度范围。
7试片夹具和弧高度测具
7.1试片夹具
采取结构钢制造，硬度应大于55HRC。夹具形状及尺寸应符合图2中要求。

a

b
图2试片夹具及结构尺寸图
7.2弧高度测具
弧高度测具和结构和尺寸精度按图3要求。

图3弧高度测具及结构尺寸图
8 技术要求
8.1喷丸前准备
8.1.1除了特殊注明之外（比如需要对部分喷丸表面进行切削加工），弹簧喷丸前尺寸及表面粗糙度应该满足图样上要求。
8.1.2弹簧在喷丸前应完成要求热处理。
8.1.3弹簧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。
8.1.4待喷弹簧表面应清洁、干燥、无油污。
8.2喷丸后处理
8.2.1喷丸后后续工序中如需对弹簧件加热处理时，其加热温度不得超出245℃。
8.2.2喷丸后弹簧在特殊情况下许可采取机械方法整修，但只许可在弹簧承受负荷方向上进行。
8.2.3弹簧喷丸强化区内不许可做硬度试验。
8.2.4喷丸后宜采取不损伤弹簧表面方法去除残余弹丸。
8.3喷丸质量
8.3.1喷丸强度及公差
弹簧经过喷丸处理后，喷丸强度应按图样要求，并根据6.2条中选择。
图样未给出喷丸强度公差时，喷丸强度只有正偏差。公差范围要求为0～+30%,正公差最小值不应低于0.08mm。
8.3.2喷丸覆盖率
弹簧经喷丸后表面覆盖率应大于等于90%。
9.检验规则和试验方法
9.1喷丸强度检验方法。
9.1.1 将试片从夹具上取下，用精度为0.01mm百分表，在弧高度测具上测量弧高度。
9.1.2 再另取试片，反复9.1.1中所要求操作，便可取得数个试验点(最少应取得6个以上试验点)，将这些数据画在弧高—喷丸时间坐标图上，可取得一条图5曲线(即弧高曲线)。

l 图4 弧高度测量示意图

图5 弧高曲线图
9.2覆盖率检验方法
用10倍放大镜目视，对照图6～图9作出判定。
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
A.1依据驱动弹丸运动方法喷丸强化设备可分为两种类型：
---以机械离心式喷丸机为主组成喷丸强化设备；
---以气动式喷丸机为主组成喷丸强化设备。
A.2两种类型喷丸强化设备依据需要可配置以下装置：
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）压缩空气流量和压力稳定装置；
e）喷丸强化室抽风排尘装置。
A.3弹簧模拟件
    弹簧模拟件是用来调整喷丸强化工艺参数，同时也是用来检验和控制弹簧喷丸强化质量工具。应能满足以下要求：
a）以实际弹簧零件作为模拟件，或另外加工弹簧模拟件；
b）模拟件应在和弹簧实际生产相同条件下接收处理；
c）模拟件上固定弧高试片位置和数目应满足图样要求要求。
d）经过模拟件试验，只有当模拟件上取得喷丸强度达成弹簧图样上要求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调整
B.1调整喷丸强度所使用弧高度试片，当喷丸强度处于0.15～0.60Amm范围时，应采取A试片；当喷丸强度大于0.60Amm时，则应采取C试片；当喷丸强度小于0.15Amm时，采取N型试片。试片夹具和弧高度测具应符合7要求。通常通用弹簧喷丸强度应采取0.18C，但特殊规格弹簧应依据具体情况另行选定。
B.2将试片夹具分别固定在图样要求各个喷丸部位模拟件上。再把试片固定在夹具上。
B.3把模拟件放入喷丸室内零件工装上，开动工装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片试片经不一样时间（或喷丸次数）喷丸以后，取得一条弧高度曲线。由该曲线确定喷丸强度。
B.4当由以上步骤测得喷丸强度高于或低于图样要求值时，则应调整工艺参数（如弹丸速度等），直至达成图样要求值为止。