1 概述

1. 1. 1 喷丸处理

喷丸处理也称喷丸强化, 是提高零件疲劳寿命的有效方法之一。喷丸处理是将高速弹丸

流喷射到工件表面, 使工件表层发生塑性变形, 形成一定厚度的强化层, 强化层内形成较高

的残余应力, 由于工件表面压应力的存在, 当工件承受载荷时可以抵消一部分抗应力, 从而

提高工件的疲劳强度。

喷丸是用来清除厚度不小于2mm或不要求保持准确尺寸及轮廓的中型、大型金属制品

以及铸锻件上的氧化皮、铁锈、型砂及旧漆膜。喷丸是表面涂(镀)覆前的一种清理方法,

广泛用于大型造船厂、重型机械厂和汽车厂等。

喷丸强化是一个冷处理过程, 它被广泛用于提高长期服役于高应力工况下的金属零件,

如飞机发动机的压缩机叶片、机身结构件、汽车传动系统零件等。

喷丸强化是在一个完全控制的状态下, 将无数称为钢丸的小圆形介质高速且连续喷射到

零件表面, 从而在表面产生一个残余压应力层。当每颗钢丸撞击到金属零件上时, 宛如一个

微型棒敲打表面, 敲出小压痕或凹陷。形成凹陷时, 金属表层会产生拉伸。表层下, 压缩的

晶粒试图将表面恢复到原来形状, 从而产生一个高度压缩力作用下的半球凹痕, 无数凹陷重

叠形成均匀的残余压应力层。 零件在压应力层保护下, 很大程度地改善了抗疲劳强

度, 延长了工作寿命。

1. 1. 2 喷丸和喷砂

喷丸与喷砂都是使用高压风或压缩空气作动力, 将其高速地吹出去, 冲击工件表面达到

清理效果, 但选择的介质不同, 效果也不相同。

用喷丸进行表面处理, 打击力大, 清理效果明显。但喷丸对薄板工件的处理, 容易使工

件变形, 且钢丸打击到工件表面(无论抛丸或喷丸)使金属基材产生变形, 如Fe; 04和

Fe203, 因其没有塑性, 破碎后剥离, 而油膜与基材一同变形, 所以对带有油污的工件, 抛

丸和喷丸无法有效的清除油污。在现有的工件表面处理方法中, 清理效果理想的应是喷砂清

理。

喷丸处理后, 工件表面污物被清除掉, 工件表面不被破坏, 表面积有所增加。由于加工

过程中, 工件表面没有被破坏, 加工时产生的多余能量就会引起工件基体的表面强化, 经过

喷丸处理的工件表面为金属本色, 由于表面为球状面, 光线部分被折射掉, 故工件加工后为

亚光效果。

喷砂适用于工件表面要求较高的清理。喷砂处理后, 工件表面污物被清除掉, 工件表面

被微量破坏, 表面积大幅增加, 从而增加了工件与涂/镀层的结合强度。经过喷砂处理的工

件表面为金属本色, 但是由于表面为粗糙面, 光线被折射掉, 故没有金属光泽, 所以表商。

成。用户需要建一个深地坑及做防水层来装置机械, 建设费用高, 维修工作量及维修费由

暗。我国目前通用喷砂设备中多由螺旋输送装置、刮板、斗式提升机等笨重的输砂机检人

大, 喷砂过程中产生大量的二氧化硅粉尘(俗称矽尘)无法清除, 严重影响操作工人的触

康并污染环境。

1. 1. 3 喷丸清理的特点

1)可以任意使用金属或非金属丸料, 以适应清理工件表面的不同要求。

2)清理的灵活性大, 容易清理复杂工件的内、外表面和管件的内壁, 并且不受场地限

制, 可将设备安置在特大型工件附近。

3)设备结构较简单, 整机投资少, 易损件少, 维修费用低。

4)必须配备大功率的空压站, 在清理效果相同的条件下, 消耗的能量较大。

5)清理表面易有湿气, 容易生锈。

6)清理效率低, 操作人员多, 劳动强度大。

喷丸清理工艺是广泛采用的一种表面强化工艺, 其设备简单, 成本低廉, 不受工件形状

和位置限制, 操作方便, 但工作环境较差。喷丸广泛用于提高零件机械强度以及耐磨性、抗

皮劳和耐蚀性等; 还可用于表面消光、去氧化皮和消除铸、锻、焊件的残余应力等。