喷丸强化是借助于硬丸粒,高速、持续锤击金属表面,使其产生强烈的冷作硬化。通过喷丸可以明显转变金属表面的应力状态、显微硬度、表层的微观形貌和相成分,从而提高模具的疲惫强度、抗冲击磨损及抗应力腐化性能。喷丸还可转变模具的表面粗糙度,并有效地往除电火花加工而产生的表面变质层。
喷丸强化方法简略易行,节俭能源,实用于落料模、冷作模、冷镦模和热锻模等以疲惫失效情势为主的模具,如锻模服役时,要经受曲折和热膨胀,常产生因局部屈服而导致显微裂纹,喷丸处理产生压应力能推迟显微裂纹的形成,从而延迟模具龟裂产生,模具经喷丸强化后应用寿命情况如表1所示。
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喷丸过程就是大批弹丸喷射到零件表面上的过程,而弹丸喷射到零件表面上有如无数小锤对表面锤击,因此,金属零件表面产生极为强烈的塑性形变,使零件表面产生必定厚度的冷作硬化层,称为表面强化层,此强化层会明显地提高零件在高温柔高湿工作下的疲惫强度。
零件表面形成的强化层之所以会改良其疲惫性能,其原因是在此层内有着完整不同于基体(即零件心部)的应力状态及组织结构,一般地说零件疲惫强度的提高与表面强化层内以下三个因素有关:
(1)表面层的宏观残余应力;
(2)表面层的微观应力;
(3)表面层的微细嵌镶组织。适当的、散布公平的残余压应力可能成为提高疲惫强度、提高抗应力腐化才能,从而延伸零件和构件应用寿命的因素;而不适当的残余应力则会下降疲惫强度,产生应力腐化,失却尺寸精度,甚至导致变形、开裂等早期失效事故,所以机械零部件和大型机械构件中的残余应力对其疲惫强度、抗应力腐化才能、尺寸稳固性和应用寿命有着十分重要的影响。喷丸可转变了应力散布状态,使零件表面形成一条很宽的压应力散布带,从而可极大地提高疲惫强度和零件的实际承载才能。