拋(噴)丸表面強化技術(shù)產(chǎn)生于二十世紀 20 年代，40 年代拋(噴)丸強化 技術(shù)開始被工業(yè)加工所采用，60 年代之后，在機械和航空等工業(yè)領(lǐng)域中得到 了更為廣泛的應(yīng)用，如拋簧、軸承、鏈條、齒輪、連桿、飛機起落架、噴氣 發(fā)動機中的關(guān)鍵承力件、紡織機械部件等等都要經(jīng)過噴丸強化處理。目前我 國已開發(fā)出適合國情的拋(噴)丸設(shè)備及配套配件，并制定了拋(噴)丸的各類 標準及工藝指導(dǎo)性技術(shù)文件。 拋(噴)丸表面強化處理具有成本低、能耗小、設(shè)備簡單、操作方便、生 產(chǎn)效率高、適應(yīng)性廣和強化效果明顯等優(yōu)點，顯著地提高了機械零件的抗疲 勞性能、抗應(yīng)力腐蝕能力和改善了部件表面的色澤。

1.機理

拋(噴)丸表面強化處理是將大量高速運動的拋丸噴射到零件表面，使金屬 表面產(chǎn)生強烈的塑性變形，從而獲得一定厚度(一般變形深度在 0.12---0.75mm)的表面強化層的工藝過程。 在拋丸過程中，拋丸猶如無數(shù)個小錘反復(fù)錘擊金屬表面，表面的塑性變 形與大程度的壓力加工相當，這種塑性變形使零件表面產(chǎn)生一定厚度的加 工(冷作)硬化層，該層稱為拋丸表面強化層。從組織結(jié)構(gòu)上看，強化層內(nèi) 形成了密度極高的錯位和內(nèi)層，逐漸形成更加細小的亞晶粒，從應(yīng)力狀態(tài)上 看，由于表層金屬變形的不均勻性，表層向四周塑變延伸時，受到內(nèi)層金屬 的阻礙，使張化層內(nèi)形成了較高的殘余壓應(yīng)力。高密度的位錯和細小的亞晶 粒，提高了材料的屈服強度，從而控制了疲勞源的產(chǎn)生，使零件表面的抗疲 勞強度大大提高，表面殘余壓應(yīng)力的存在，可部分抵消引起零件疲勞破壞的 循環(huán)拉應(yīng)力或使零件表面始終處于壓應(yīng)力狀態(tài)，疲勞源的形成進一步得到抑 制，疲勞裂紋的擴展也被延緩，從而顯著地提高了零件的抗疲勞性能。

2、 主要作用和用途

2.1 表面清理：去污垢，除去氧化皮，遮蓋壓鑄表面缺陷。

2.2 去除毛刺：清除鑄件和壓鑄件表面和邊緣的加工毛刺，大大節(jié)省人 力資源。

2.3 光整加工：改善表面顏色和增加光澤，使其表面具有文理細致、色 澤均勻和美觀的金屬光澤。

2.4 噴丸強化：可以提高表面硬度，提高零件疲勞強度及抗應(yīng)力抗腐蝕 的能力， 增加光潔度，減少滑動表面的磨損， 表面產(chǎn)生的小凹坑可以起到儲 油作用，提高零件的耐磨性能。

2.5 降低壓鑄件變比性能所引起的泄漏，在噴向一定深度內(nèi)，由于拋丸 流錘擊而產(chǎn)生的冷塑性變形，表面層材料填密與畸變，從而封閉了引起泄漏 的微孔。

2.6 使用不銹鋼拋丸能長期地保持鑄件的金屬光澤和不生銹。

3.拋丸對表面質(zhì)量的影響

影響和決定拋丸強化效果的工藝參數(shù)包括有：拋丸材料，拋丸形狀，拋 丸尺寸，拋丸質(zhì)量，拋丸硬度，拋丸流量，噴丸速度，噴射角度，噴射時間， 噴嘴(或離心葉輪)至零件表面的距離等等。這些參數(shù)都會直接影響零件的 強化效果。

3.1 塑性變形及組織變化

金屬表面經(jīng)噴丸后，產(chǎn)生大量凹坑形式的塑性變形，金屬的塑性變形來 源于晶面滑移、戀生、晶界滑動、擴散性蠕變等晶體運動，其中以晶間滑動 重要，表層位錯密度大大增加，而且出現(xiàn)亞晶和晶粒細化現(xiàn)象，拋丸引起 的不穩(wěn)定結(jié)構(gòu)向穩(wěn)定狀態(tài)轉(zhuǎn)變。

3.2 拋丸粒度對表面粗糙度的影響

表面的粗糙度隨拋丸粒度的增加而增加。在實際生產(chǎn)過程中，由于含有 大量細碎粒的拋丸，所以受噴表面也會產(chǎn)生重要的影響。

3.3 拋丸硬度對表面形貌的影響

拋丸硬度高時，塑性往往下降，易產(chǎn)生破碎，拋丸工作時容易保持原有 的銳邊或破碎而產(chǎn)生的新銳邊。反之，硬度低而塑性好的拋丸，則能保持園 邊或很快重新變園，因此，不同硬度的拋丸工作時將形成有各自特征的工作 混合物，從而直接影響受噴工件的表面結(jié)構(gòu)。

3.4 拋丸形狀對表面形貌的影響

球形拋丸高速噴射工件表面后，將留下直徑小于拋丸直徑的半球形凹坑， 這種表面形貌能消除前道工序殘留的痕跡，使表面變美。同時凹坑起儲油作 用，可以減少摩擦，提高耐摩性。 銳邊拋丸噴射工件表面后，細小顆粒的銳邊拋丸對工件表面有均勻輕微 的刮削作用，經(jīng)刮削的表面起毛使光線散射，看上去有微微的銀色閃光，使 受噴表面有一種“天鵝絨”式的外觀。

3.5 噴丸表層的殘余應(yīng)力

噴丸處理能改善零件表層的應(yīng)力分布，噴丸處理后的殘余應(yīng)力來源于表 層不均勻的塑性變形和金屬的相變，其中的不均勻塑性變形重要，其塑性 變形和殘余應(yīng)力與受噴材料的強度、硬度有密切關(guān)系，材料強度和硬度高， 表面大殘余壓應(yīng)力就相應(yīng)增大，壓應(yīng)力層深度較淺。硬度低的材料產(chǎn)生的 壓應(yīng)力層則較深。

4.質(zhì)量檢驗 檢驗噴丸強化質(zhì)量的技術(shù)指標是噴丸的強度和覆蓋率，生產(chǎn)過程中一般 應(yīng)定期(每隔8 小時)檢測噴丸強度 、覆蓋率及丸粒的尺寸，以控制拋丸強 化的質(zhì)量。

4.1 拋丸強度檢測 拋丸強度檢測要用標準尺寸的弧高度試片和專用的量具來測定，一般可 由拋丸機生產(chǎn)廠家提供和調(diào)整。

4.2 覆蓋率的檢測 覆蓋率是指丸粒撞擊零件表面留下凹坑面積與受噴射總面積比值的百分 比，通常將98%的覆蓋率稱為全覆蓋。

4.3.丸粒尺寸的檢測 在噴丸強化的正常生產(chǎn)過程，應(yīng)該要嚴格控制新舊拋丸的比例，以保證 80%以上的拋丸在直徑和幾何形狀上達到要求，一般8 小時左右檢測一次。