1.范围本标准适用于以提高弹簧疲劳强度和应力腐蚀断裂强度为目的的喷丸工艺。包括圆柱螺旋压缩弹簧和汽车钢板弹簧,其他弹簧的喷丸处理可以借鉴。本标准规定了圆柱螺旋压缩弹簧(简称圆弹簧)和汽车钢板弹簧(简称钢板弹簧)喷丸的适用范围、术语、喷丸介质要求、试件、试件夹具和弧高测量工具、技术要求、检验规则和试验方法。2.通过引用本标准,下列文件中的条款成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件均不适用于本标准,所有随后的修改单(不包括勘误表)或版本均不适用于本标准。但是,鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可以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/T6481铸钢丸(标准中未出现)GB/T1805弹簧术语GB/T230.1金属的洛氏硬度试验(标准中未出现)GB/T4340.1金属的维氏硬度试验第1部分3360试验方法(标准中未出现)GSBA69001喷丸弧高试件3。术语和定义下列术语和定义适用于本标准,其余如下3.1喷丸工艺参数是指喷丸材料、喷丸尺寸、喷丸硬度、喷丸速度、喷丸流量、喷丸角度、喷丸时间以及喷枪或离心轮与零件表面的距离。3.2阿尔曼试件(Almen test piece)是综合测量喷丸工艺参数的专用试件,以下简称试件。3.3试件夹具是固定试件的工具。3.4具有弧高的试件表层在喷丸冲击下发生塑性流变,导致试件向喷丸表面球形弯曲。如果把一个平面作为基准面,切入变形的球面,基准面到球面最高点的距离称为弧高。3.5弧高量具是测量喷丸后试样在规定长度范围内的弧高值的专用量具。3.6弧高曲线在其他喷丸工艺参数不变的情况下,对同类型试件分别进行不同次数的喷丸,得到一组弧高值F随喷丸时间T(或喷丸次数)变化的数据。这组数据在弧高值-时间坐标上画出的曲线称为弧高曲线。3.7喷丸强度在任何一组工艺参数下,弧高曲线上都只有一个饱和点。在这个饱和点之后,弧高值随喷丸时间缓慢增加。当喷丸时间为饱和点的2倍时,弧高值的增量不超过饱和点弧高值的10%,饱和点弧高值定义为该组工艺参数的喷丸强度。3.8表面覆盖率被喷涂零件表面的凹坑所占面积与被喷涂表面总面积的比值称为表面覆盖率(简称覆盖率),通常用百分数表示。3.10普通喷丸(自由喷丸)弹簧在室温下,不受任何外力,自由接受喷丸强化处理。3.11应力/应变喷丸弹簧在恒定外力下进行喷丸强化处理。3.12对多级喷丸弹簧进行多次喷丸强化处理(一般为1 ~ 3次)。4.喷丸硬化的原理。喷丸技术利用高速弹丸流对金属表面的冲击,在表面产生循环塑性应变层,导致该层微观结构发生有利变化,并在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抗疲劳(包括微震疲劳)断裂和抗应力腐蚀(包括氢脆)断裂的两个强化因素,从而提高弹簧的可靠性和耐久性。5.对喷丸介质的要求5.1有关喷丸介质的类型和材料,请参见表1
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①:一般用途的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②:一般用途的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
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
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
7.1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
7.2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
8.1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。
8.1.2弹簧在喷丸前应完成规定的热处理。
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。
8.1.4待喷弹簧表面应清洁、干燥、无油污。
8.2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。
8.3喷丸的质量
8.3.1喷丸强度及公差
弹簧经过喷丸处理后,喷丸强度应按图样规定,并按照6.2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0.08mm。
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
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的百分表,在弧高度测具上测量弧高度。
9.1.2 再另取试片,重复9.1.1中所规定的操作,便可获得数个试验点(至少应获得6个以上的试验点),将这些数据画在弧高—喷丸时间坐标图上,可获得一条如图5曲线(即弧高曲线)。
图4 弧高度测量示意图
图5 弧高曲线图
9.2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
A.1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。
A.2两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。
A.3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
B.1调整喷丸强度所使用的弧高度试片,当喷丸强度处在0.15~0.60Amm范围时,应采用A试片;当喷丸强度大于0.60Amm时,则应采用C试片;当喷丸强度小于0.15Amm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0.18C,但特殊规格的弹簧应根据具体情况另行选定。
B.2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。
B.3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。
B.4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。