彈簧噴拋丸強(qiáng)化技術(shù)規(guī)范
1. 范圍 本標(biāo)準(zhǔn)適用于以提高和改善彈簧疲勞強(qiáng)度與應(yīng)力腐蝕斷裂強(qiáng)度為目的的噴拋丸強(qiáng)化工藝技術(shù)。包括:圓 柱螺旋壓縮彈簧和汽車鋼板彈簧,其它彈簧的噴拋丸處理可參照使用。 本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了圓柱螺旋壓縮彈簧(簡(jiǎn)稱圓簧)和汽車鋼板彈簧(簡(jiǎn)稱板簧)噴拋丸強(qiáng)化的適用范圍、術(shù) 語(yǔ)、噴拋丸介質(zhì)的要求、試片、試片夾具和弧高度測(cè)具、技術(shù)要求、檢驗(yàn)規(guī)則與試驗(yàn)方法等。
2. 規(guī)范性引用文件 下列文件中的條款通過本標(biāo)準(zhǔn)的引用而成為本標(biāo)準(zhǔn)的條款。凡是注日期的引用文件,其隨后所有的修改 單(不包括勘誤的內(nèi)容)或制定版均不適用于本標(biāo)準(zhǔn),然而,鼓勵(lì)根據(jù)本標(biāo)準(zhǔn)達(dá)成協(xié)議的各方研究是否可使 用這些文件的版本。凡是不注日期的引用文件,其版本適用于本標(biāo)準(zhǔn)。 GB/T 6481 鋼丸(標(biāo)準(zhǔn)中未出現(xiàn)) GB/T 1805 彈簧術(shù)語(yǔ) GB/T 230.1 金屬洛氏硬度試驗(yàn)(標(biāo)準(zhǔn)中未出現(xiàn)) GB/T 4340.1 金屬維氏硬度試驗(yàn) 第1 部分:試驗(yàn)方法(標(biāo)準(zhǔn)中未出現(xiàn)) GSB A69001 噴拋丸弧高度試片
3. 術(shù)語(yǔ)和定義 下列術(shù)語(yǔ)和定義適用于本標(biāo)準(zhǔn),其余按GB/T 1805 彈簧術(shù)語(yǔ)中的規(guī)定。
3.1 噴拋丸強(qiáng)化工藝參數(shù) 是指彈丸材料、彈丸尺寸、彈丸硬度、彈丸速度、彈丸流量、噴射角度、噴射時(shí)間、噴槍或離心輪至零 件表面的距離。
3.2 阿爾曼試片(Almen 試片) 是用于綜合度量噴拋丸強(qiáng)化工藝參數(shù)的一種專用的試片,以下簡(jiǎn)稱試片。
3.3 試片夾具 是用于固定試片的工具。
3.4 弧高度 試片在彈丸的沖擊下表面層發(fā)生塑性流變,導(dǎo)致試片向噴拋丸面呈球面狀彎曲。取一平面作為基準(zhǔn)面切 入變形球面內(nèi),則由該基準(zhǔn)面至球面點(diǎn)之間的距離稱為弧高度。
3.5 弧高度測(cè)具 是用于測(cè)定試片經(jīng)噴拋丸后在所規(guī)定長(zhǎng)度范圍內(nèi)產(chǎn)生的弧高度值的一種專用測(cè)量工具。
3.6 弧高度曲線 在其他的噴拋丸強(qiáng)化工藝參數(shù)不變的條件下,同一類型的試片分別各自接受不同時(shí)間的噴拋丸,獲得一 組弧高度值f 隨噴拋丸時(shí)間t(或噴拋丸次數(shù))變化的數(shù)據(jù),由這組數(shù)據(jù)在弧高值-時(shí)間坐標(biāo)上繪制出的曲線, 叫做弧高度曲線。
3.7 噴拋丸強(qiáng)度 任何一組工藝參數(shù)下的弧高度曲線上只存在一個(gè)飽和點(diǎn),過此飽和點(diǎn)弧高度值隨噴拋丸時(shí)間而緩慢增高。 在一倍于飽和點(diǎn)的噴拋丸時(shí)間下,弧高值的增量不超過飽和點(diǎn)處弧高值的10%,飽和點(diǎn)處的弧高值就定義為 該組工藝參數(shù)的噴拋丸強(qiáng)度。
3.8 表面覆蓋率 受噴零件表面上彈坑占據(jù)的面積與受噴表面總面積的比值,稱為表面覆蓋率(簡(jiǎn)稱覆蓋率),通常以百 分?jǐn)?shù)表示。
3.10 普通噴拋丸(自由噴拋丸) 彈簧在無任何外力作用和常溫下自由接受噴拋丸強(qiáng)化處理。
3.11 應(yīng)力/應(yīng)變噴拋丸 彈簧在恒定的外力作用下接受噴拋丸強(qiáng)化處理。
3.12 多級(jí)噴拋丸 彈簧接受數(shù)次(通常1 至3 次)噴拋丸強(qiáng)化處理。
4. 噴拋丸強(qiáng)化原理 噴拋丸強(qiáng)化工藝是利用高速運(yùn)動(dòng)的彈丸流對(duì)金屬表面的沖擊而使表面產(chǎn)生循環(huán)塑性應(yīng)變層,由此導(dǎo)致該 層的顯微組織發(fā)生有利的變化并使表層引入殘余壓應(yīng)力場(chǎng)。表層的顯微組織和殘余壓應(yīng)力場(chǎng)是提高金屬材料 及其彈簧的疲勞(包括微震疲勞)斷裂和應(yīng)力腐蝕(含氫脆)斷裂抗力的兩個(gè)強(qiáng)化因素,以提高彈簧的可靠 性和耐久性。
5. 噴拋丸介質(zhì)的要求
5.1 彈丸的種類及材質(zhì)見表1。
5.2 彈丸形狀 凡外形表面光滑呈球形或橢球形以及尺寸符合規(guī)定規(guī)格要求的彈丸均稱為合格彈丸(如圖1 所示)。而外形呈現(xiàn)出尖銳角的或呈長(zhǎng)針狀的彈丸,鑄造丸中含有沙眼和氣孔的彈丸以及尺寸超出規(guī)定規(guī)格的彈丸,均稱為不合格彈丸。 合格彈丸形狀 圖1-1合格彈丸形狀 不合格彈丸形狀 圖1-2不合格彈丸形狀 圖1 彈丸形狀
6 試片
6.1 型號(hào) 是用70 號(hào)彈簧鋼制成,共有三種尺寸規(guī)格,其符號(hào)分別為N、A、C。三種試片的主要技術(shù)規(guī)格應(yīng)符合表 2 中的要求,其它技術(shù)條件應(yīng)符合GSB A69001 的要求。
6.2 使用范圍 A 型試片適用于中強(qiáng)度范圍; N 型試片適用于低強(qiáng)度范圍; C 型試片適用于高強(qiáng)度范圍。
7 試片夾具和弧高度測(cè)具
7.1 試片夾具 采用結(jié)構(gòu)鋼制造,硬度應(yīng)大于55HRC。夾具的形狀及尺寸應(yīng)符合圖2 中的要求。
7.2 弧高度測(cè)具 弧高度測(cè)具和構(gòu)造和尺寸精度按圖3 的規(guī)定。 圖3 弧高度測(cè)具及結(jié)構(gòu)尺寸圖
8 技術(shù)要求
8.1 噴拋丸前的準(zhǔn)備
8.1.1 除了特殊注明之外(例如需要對(duì)部分噴拋丸表面進(jìn)行切削加工),彈簧噴拋丸前的尺寸及表面粗糙度 應(yīng)該滿足圖樣上的要求。
8.1.2 彈簧在噴拋丸前應(yīng)完成規(guī)定的熱處理。
8.1.3 彈簧的無損檢測(cè)應(yīng)在噴拋丸處理前完成。有特殊要求時(shí)也可在噴拋丸后進(jìn)行。
8.1.4 待噴彈簧表面應(yīng)清潔、干燥、無油污。
8.2 噴拋丸后的處理
8.2.1 噴拋丸后的后續(xù)工序中如需對(duì)彈簧件加熱處理時(shí),其加熱溫度不得超過245℃。
8.2.2 噴拋丸后的彈簧在特殊情況下允許采用機(jī)械方法整修,但只允許在彈簧承受負(fù)荷的方向上進(jìn)行。
8.2.3 彈簧的噴拋丸強(qiáng)化區(qū)內(nèi)不允許做硬度試驗(yàn)。
8.2.4 噴拋丸后宜采用不損傷彈簧表面的方法去除殘余的彈丸。
8.3 噴拋丸的質(zhì)量
8.3.1 噴拋丸強(qiáng)度及公差 彈簧經(jīng)過噴拋丸處理后,噴拋丸強(qiáng)度應(yīng)按圖樣規(guī)定,并按照6.2 條中選取。 圖樣未給出噴拋丸強(qiáng)度的公差時(shí),噴拋丸強(qiáng)度只有正偏差。公差范圍規(guī)定為0~+30%,正公差的最小值不應(yīng)低于0.08mm。
8.3.2 噴拋丸覆蓋率 彈簧經(jīng)噴拋丸后表面的覆蓋率應(yīng)大于等于90%。
9.檢驗(yàn)規(guī)則與試驗(yàn)方法
9.1 噴拋丸強(qiáng)度檢驗(yàn)方法。
9.1.1 將試片從夾具上取下,用精度為0.01mm 的百分表,在弧高度測(cè)具上測(cè)量弧高度。
9.1.2 再另取試片,重復(fù)9.1.1 中所規(guī)定的操作,便可獲得數(shù)個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)(至少應(yīng)獲得6 個(gè)以上的試驗(yàn)點(diǎn)),將這些數(shù)據(jù)畫在弧高¡ 噴拋丸時(shí)間坐標(biāo)圖上,可獲得一條如圖5 曲線(即弧高曲線)。 圖4 弧高度測(cè)量示意圖 圖5 弧高曲線圖 9.2 覆蓋率的檢驗(yàn)方法 用10 倍放大鏡目視,對(duì)照?qǐng)D6~圖9 作出判斷。 圖6-98%;圖7-90%;圖8-60%;圖9-50%。 附錄A (資料性附錄) 噴拋丸強(qiáng)化設(shè)備
A.1 根據(jù)驅(qū)動(dòng)彈丸運(yùn)動(dòng)的方式噴拋丸強(qiáng)化設(shè)備可分為兩種類型: ---以機(jī)械離心式噴拋丸機(jī)為主構(gòu)成的噴拋丸強(qiáng)化設(shè)備; ---以氣動(dòng)式噴拋丸機(jī)為主構(gòu)成的噴拋丸強(qiáng)化設(shè)備。
A.2 兩種類型的噴拋丸強(qiáng)化設(shè)備根據(jù)需要可配備以下裝置:
a)彈丸尺寸篩選裝置;
b)破碎彈丸分選裝置;
c)彈丸流量控制裝置;
d)壓縮空氣的流量與壓力的穩(wěn)定裝置;
e)噴拋丸強(qiáng)化室的抽風(fēng)排塵裝置。
A.3 彈簧的模擬件 彈簧模擬件是用來調(diào)整噴拋丸強(qiáng)化工藝參數(shù)的,同時(shí)也是用來檢驗(yàn)和控制彈簧噴拋丸強(qiáng)化質(zhì)量的工具。
應(yīng)能滿足以下要求:
a)以實(shí)際彈簧零件作為模擬件,或另外加工彈簧的模擬件; b)模擬件應(yīng)在與彈簧實(shí)際生產(chǎn)的相同條件下接受處理;
c)模擬件上固定弧高試片的位置與數(shù)目應(yīng)滿足圖樣規(guī)定的要求。
d)通過模擬件的試驗(yàn),只有當(dāng)模擬件上獲得的噴拋丸強(qiáng)度達(dá)到彈簧圖樣上規(guī)定的要求時(shí)方可對(duì)彈簧進(jìn)行噴拋丸生產(chǎn)。
附錄B (資料性附錄) 噴拋丸前噴拋丸強(qiáng)度及覆蓋率的調(diào)整
B.1 調(diào)整噴拋丸強(qiáng)度所使用的弧高度試片,當(dāng)噴拋丸強(qiáng)度處在0.15~0.60Amm 范圍時(shí),應(yīng)采用A 試片;當(dāng)噴拋丸強(qiáng)度大于0.60Amm 時(shí),則應(yīng)采用C 試片;當(dāng)噴拋丸強(qiáng)度小于0.15Amm 時(shí),采用N 型試片。試片夾具和弧高度測(cè)具應(yīng)符合7 的規(guī)定。一般通用彈簧的噴拋丸強(qiáng)度應(yīng)采用0.18C,但特殊規(guī)格的彈簧應(yīng)根據(jù)具體情況另行選定。
B.2 將試片夾具分別固定在圖樣規(guī)定的各個(gè)噴拋丸部位的模擬件上。再把試片固定在夾具上。
B.3 把模擬件放入噴拋丸室內(nèi)的零件工裝上,開動(dòng)工裝的運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)并進(jìn)行噴拋丸。卸下試片以非噴拋丸面為基準(zhǔn)面測(cè)量其弧高值。卸下的噴拋丸試片不得再次使用。重新裝上新試片、進(jìn)行噴拋丸并測(cè)量弧高度。用5~7 片試片經(jīng)不同時(shí)間(或噴拋丸次數(shù))噴拋丸之后,獲得一條弧高度曲線。由該曲線確定噴拋丸強(qiáng)度。
B.4 當(dāng)由以上步驟測(cè)得的噴拋丸強(qiáng)度高于或低于圖樣規(guī)定值時(shí),則應(yīng)調(diào)整工藝參數(shù)(如彈丸速度等),直至達(dá)到圖樣規(guī)定值為止。
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