喷丸处理是利用高速喷射出的砂丸和铁丸,对工件表面进行撞击,以提高零件的部分力学性能和改变表面状态的工艺方法。喷丸可用于提高零件机械强度以及耐磨性、抗疲劳和耐蚀性等,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。
喷丸又分为喷丸和喷砂。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,由于Fe3O4和Fe2O3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、喷丸无法彻底清除油污。在现有的工件表面处理方法中,清理效果最佳的还数喷砂清理。
喷砂适用于工件表面要求较高的清理。但是我国目前通用喷砂设备中多由铰龙、刮板、斗式提升机等原始笨重输砂机械组成。用户需要施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用极大,喷砂过程中产生大量的矽尘无法清除,严重影响操作工人的健康并污染环境。
喷丸强化设备主要有两类:
一、机械离心式喷丸机,适用于要求喷丸强度高、品种少、批量大、形状简单、尺寸较大的零件。
二、气动式喷丸机(压缩空气式),适用于要求喷丸强度适中、形状复杂、尺寸较小的零件。
其硬度一般为40~50HRC,加工硬金属时,可把硬度提高到57~62HRC。铸钢丸的韧性较好,使用广泛,其使用寿命为铸铁丸的几倍。
其硬度为58~65HRC,质脆而易于破碎。寿命短,使用不广。主要用于需喷丸强度高的场合。
陶瓷丸的化学成分大致为67%的ZrO2、31%的SiO2及2%的Al2O3为主的夹杂物,经熔化、雾化、烘干、选圆、筛分制成的,硬度相当于HRC57~63。其突出性能是密度比玻璃高、硬度高。最早于20世纪80年代初期用于飞机的零部件强化。陶瓷丸具有较高的强度,寿命比玻璃丸长,价格比较低,现已扩展到钛合金、铝合金等有色金属的表面强化。
喷丸强化可预防汽车零件弯曲疲劳;喷丸强化可改善齿廓根部的弯曲疲劳属性;喷丸强化可提高曲轴的抗疲劳性能和安全使用寿命;喷丸强化可增加连杆的强度和刚度;
强力喷丸工艺可提高齿轮齿部弯曲疲劳强度和接触疲劳强度,是改善齿轮抗咬合能力、提高齿轮寿命的重要途径;
表面喷丸通过改变材料的组织来达到改善疲劳性能(包括应力腐蚀性能)的目的,可提高紧固件品质。