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1、在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确材料表面喷丸强化技术概论材料表面喷丸强化技术概论在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确一、概述一、概述二、喷丸强化原理二、喷丸强化原理三、喷丸强化工艺参数三、喷丸强化工艺参数四、喷丸工艺使用方法四、喷丸工艺使用方法五、喷丸强化设备五、喷丸强化设备六、喷丸强化质量评价六、喷丸强化质量评价七、结语七、结语在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确一、一、概述
2、概述喷喷丸丸强强化化是是高高速速运运动动的的弹弹丸丸流流喷喷射射材材料料表表面面并并使其表层发生塑性变形的过程。使其表层发生塑性变形的过程。工件工件弹丸弹丸工件工件弹丸弹丸在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确喷喷丸丸过过程程中中，弹弹丸丸反反复复打打击击材材料料的的表表面面，最最终终在在材材料料表表面面附附近近造造成成一一塑塑性性变变形形层层即即强强化化层层的的深度，其深度为深度，其深度为0.10.8mm强化层强化层在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确
3、合理利用引入表面塑性变形层的合理利用引入表面塑性变形层的 1、残余压应力场、残余压应力场(应力强化应力强化)2、变形显微组织、变形显微组织(组织强化组织强化)3、残余奥氏体向马氏体转变、残余奥氏体向马氏体转变(相变强化相变强化)可以改善材料疲劳及应力腐蚀抗力可以改善材料疲劳及应力腐蚀抗力在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确 需需要要说说明明，即即使使是是精精加加工工后后的的表表面面，仍仍然然存存在着加工的刀痕，往往是疲劳裂纹的起源。在着加工的刀痕，往往是疲劳裂纹的起源。喷喷丸丸处处理理除除了了产产生生应应力力强强化化和和组
4、组织织强强化化外外，还可以有效消除这些加工刀痕。还可以有效消除这些加工刀痕。精加工表面精加工表面喷丸表面喷丸表面在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确 历历史史上上讲讲，喷喷丸丸强强化化是是本本世世纪纪三三十十年年代代发发展展起起来来的的一一种种表表面面强强化化工工艺艺，首首先先应应用用于于汽汽车车制制造业中的各种弹簧，以提高其疲劳寿命。造业中的各种弹簧，以提高其疲劳寿命。目目前前，喷喷丸丸工工艺艺在在国国外外，已已广广泛泛应应用用于于铝铝合合金金、钛钛合合金金、镁镁合合金金、不不锈锈钢钢、结结构构钢钢、高高强强和超高强钢、
5、高温合金及粉末冶金等零构件。和超高强钢、高温合金及粉末冶金等零构件。在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确 早早在在1948年年美美国国宇宇航航材材料料规规范范中中制制定定了了喷喷丸丸强化工艺规范强化工艺规范(AMS-2430)。1959年年美美国国军军用用标标准准(MIL-C-26074A)中中，规规定军用产品电镀前零件构必须进行喷丸处理。定军用产品电镀前零件构必须进行喷丸处理。1967年年，美美国国工工程程师师学学会会汇汇编编并并出出版版了了喷喷丸手册。丸手册。另另外外，美美国国空空军军颁颁布布的的规规范范(MIL-ST
6、D-1587)中中规规定定，凡凡强强度度超超过过400MPa钢钢锻锻件件，都都必必需需进进行喷丸强化。行喷丸强化。在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确 与与其其它它表表面面强强化化工工艺艺相相比比，喷喷丸丸强强化化工工艺艺不不仅仅具具有有操操作作简简便便、成成本本低低廉廉、适适应应性性广广和和强强化化效果显著等一系列优点。效果显著等一系列优点。上上世世纪纪八八十十年年代代以以来来，国国际际上上一一度度兴兴起起了了喷喷丸丸热热，各各种种机机械械零零件件采采用用喷喷丸丸强强化化工工艺艺的的数数量量与日俱增。与日俱增。1981年
7、年9月月在在法法国国巴巴黎黎召召开开了了第第一一届届国国际际喷喷丸强化会议，以后每三年即召开一次。丸强化会议，以后每三年即召开一次。在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确 我我国国的的喷喷丸丸强强化化工工艺艺，首首先先是是在在航航空空制制造造工工业中得到应用。业中得到应用。目前国内喷丸技术十分落后，许多单位是利目前国内喷丸技术十分落后，许多单位是利用喷砂来代替喷丸，强化效果较差。用喷砂来代替喷丸，强化效果较差。在今后的若干年内，喷丸强化技术在我国将在今后的若干年内，喷丸强化技术在我国将有很大的发展空间。有很大的发展空间。在整
8、堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确凡凡具具备备下下述述特特征征的的零零构构件件，应应优优先先考考虑虑采采用用表表面喷丸强化处理。面喷丸强化处理。A)承受交变载荷易产生疲劳失效的承力件承受交变载荷易产生疲劳失效的承力件 B)易产生应力腐蚀易产生应力腐蚀(或氢脆或氢脆)失效的承力件失效的承力件 B)带有应力集中部位的各种零构件带有应力集中部位的各种零构件 C)焊缝及其热影响区焊缝及其热影响区 D)各类螺旋压缩弹簧各类螺旋压缩弹簧 E)需要电镀需要电镀Cr、Ni、Ni+Cd、Cd+Ti等钢件等钢件 F)需要阳极化处理的铝合金零构件
9、需要阳极化处理的铝合金零构件在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确强化层强化层二、喷丸强化原理二、喷丸强化原理 在在弹弹丸丸冲冲击击下下，材材料料表表层层产产生生循循环环塑塑性性应应变变，材料表层发生三种变化：材料表层发生三种变化：A)表面粗糙度发生变化表面粗糙度发生变化 B)表层引入残余压应力场表层引入残余压应力场 C)表层形成塑性形变细化组织表层形成塑性形变细化组织 D)表层残余奥氏向马氏体转变表层残余奥氏向马氏体转变在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很
10、明确 应应力力强强化化、组组织织强强化化和和相相变变强强化化，可可使使材材料料疲劳性能及抗应力腐蚀性能获得明显改善。疲劳性能及抗应力腐蚀性能获得明显改善。但但喷喷丸丸后后引引起起的的表表面面粗粗糙糙度度增增加加，有有时时对对其其疲劳性能不利。疲劳性能不利。生生产产中中，可可以以通通过过控控制制喷喷丸丸工工艺艺参参数数，避避免免零件表面粗糙度的增加。零件表面粗糙度的增加。也也可可通通过过二二次次喷喷丸丸或或喷喷丸丸后后表表面面精精加加工工，来来削弱粗糙度的不利影响。削弱粗糙度的不利影响。在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确1
11、、应力强化、应力强化喷喷丸丸引引人人材材料料表表层层的的残残余余应应力力沿沿表表层层深深度度的的分分布布如如图图。其其中中，残残余余压压应应力力的的深深度度c 随随着着材材料料强度和喷丸工艺参数而变化。强度和喷丸工艺参数而变化。c+r-rc距表面距表面深度深度残残余余应应力力在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确 当当喷喷丸丸强强度度恒恒定定时时，材材料料强强度度越越高高则则c 值越小值越小 当当材材料料强强度度不不变变时时，喷喷丸丸强强度度越越高高则则c 越大越大 通通常常情情况况下下，c在在0.10.8mm的的范范围内围
12、内在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确下图是下图是300M高强钢高强钢(b=1900MPa)喷丸残余应喷丸残余应力分布曲线，可见喷丸强度由力分布曲线，可见喷丸强度由 0.13Amm增高至增高至0.75Amm，导致导致c由由0.15mm增至增至0.55mm，但表但表面残余应力和最大残余应力变化不明显。面残余应力和最大残余应力变化不明显。在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确喷喷丸丸强强度度恒恒定定0.39Amm条条件件下下，40CrNiMoA和和30CrM
13、nSiNi2A钢钢的的表表面面残残余余压压应应力力r 随随材材料料屈屈服服强强度度或或拉拉伸伸强强度度的的变变化化如如下下图图，即即表表面面残残余余应应力随其力随其s 或或b 增高而增大。增高而增大。在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确图图为为光光滑滑表表面面或或表表面面浅浅裂裂纹纹试试样样的的喷喷丸丸残残余余应应力力r、外外加加循循环环拉拉应应力力ap及及二二者者之之和和沿沿表表层层的的分分布布曲曲线线。可可见见，由由于于残残余余压压应应力力存存在在，材材料料表层实际承受的拉应力水平降低。表层实际承受的拉应力水平降低。在
14、整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确 当零构件承受恒定拉伸载荷时，引入的残余当零构件承受恒定拉伸载荷时，引入的残余应力场基本上不发生松驰，但是当零构件承受应力场基本上不发生松驰，但是当零构件承受交变载荷时，则可能发生松驰。交变载荷时，则可能发生松驰。交变外载压应力会使残余压应力发生明显的交变外载压应力会使残余压应力发生明显的松驰，某些材料即使交变压应力水平较低，也松驰，某些材料即使交变压应力水平较低，也会导致喷丸残余压应力的明显松弛。会导致喷丸残余压应力的明显松弛。然而，交变外载拉应力对残余压应力的影响然而，交变外载拉应力对
15、残余压应力的影响相对不明显。相对不明显。在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确 喷丸残余应力的松弛按其性质可分为静载松喷丸残余应力的松弛按其性质可分为静载松弛和动载松弛。弛和动载松弛。发生在发生在1至至5周应力循环的松弛，称做静载松周应力循环的松弛，称做静载松弛。而在随后的多次循环中的继续松弛则称做弛。而在随后的多次循环中的继续松弛则称做动载松弛。动载松弛。外加交变应力越大，则喷丸残余应力的静载外加交变应力越大，则喷丸残余应力的静载松弛比例越大。松弛比例越大。在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有
16、一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确 为了避免由于残余应力松弛而给表层材料带为了避免由于残余应力松弛而给表层材料带来的一定损伤，必须恰当控制喷丸引入的残余来的一定损伤，必须恰当控制喷丸引入的残余压应力场。压应力场。在一般情况下，应根据零件服役中所承受的在一般情况下，应根据零件服役中所承受的交变应力水平、受力状态以及材料表层的屈服交变应力水平、受力状态以及材料表层的屈服强度来选择喷丸引入的强度来选择喷丸引入的优化残余应力场优化残余应力场。在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确 疲劳裂纹通常起源于零疲劳裂纹通常起源于零件的
17、表层区域。件的表层区域。对优化残余应力场，外对优化残余应力场，外载应力与残余应力抵销差载应力与残余应力抵销差低于表面疲劳极限，可避低于表面疲劳极限，可避免表面萌生疲劳裂纹。免表面萌生疲劳裂纹。表层一定深度的外载应表层一定深度的外载应力与残余应力抵销差低于力与残余应力抵销差低于材料内部疲劳极限，则不材料内部疲劳极限，则不会在该处萌生疲劳源。会在该处萌生疲劳源。在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确2、组织强化、组织强化喷喷丸丸应应变变层层内内的的组组织织结结构构，包包括括位位错错密密度度及及形形态态、晶晶粒粒形形状状、亚亚晶晶
18、粒粒尺尺寸寸、相相转转变变等等方方面面均均发生变化。发生变化。在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确 对对于于多多数数材材料料，喷喷丸丸应应变变层层内内的的位位错错密密度度增增高、晶体点阵畸变增大，亚晶粒细化。高、晶体点阵畸变增大，亚晶粒细化。这这些些因因素素，都都可可以以阻阻碍碍疲疲劳劳裂裂纹纹在在材材料料表表面面和次表面的萌生，延长疲劳裂纹成核寿命。和次表面的萌生，延长疲劳裂纹成核寿命。在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确 有时，喷丸处理会导致表面粗
19、糙度增大，这有时，喷丸处理会导致表面粗糙度增大，这会给材料的疲劳强度带来损失。会给材料的疲劳强度带来损失。但是，喷丸处理导致粗糙度增高所带来的疲但是，喷丸处理导致粗糙度增高所带来的疲劳强度损失，总是小于应力强化和组织强化所劳强度损失，总是小于应力强化和组织强化所带来的疲劳强度增益。带来的疲劳强度增益。而且，还可以通过工艺参数，改变喷丸后的而且，还可以通过工艺参数，改变喷丸后的表面粗糙度，从而获得最佳的强化效果。表面粗糙度，从而获得最佳的强化效果。在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确 事实上，通过优化喷丸工艺，不但不会造成零
20、事实上，通过优化喷丸工艺，不但不会造成零件表面粗糙度的增大，反而有可能使零件的表面件表面粗糙度的增大，反而有可能使零件的表面粗糙度的降低。粗糙度的降低。例如据国外报道，某钢材零件经喷丸后，硬化例如据国外报道，某钢材零件经喷丸后，硬化层达层达 0.7mm，表面粗糙度由表面粗糙度由 Ra52.5m 减小到减小到Ra0.630.32m，可提高几十倍的使用寿命。可提高几十倍的使用寿命。在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确三、喷丸强化工艺参数三、喷丸强化工艺参数 包括弹丸直径及硬度，弹丸速度及流量，喷包括弹丸直径及硬度，弹丸速度及流
21、量，喷射角度及时间，喷嘴至零件表面的距离。射角度及时间，喷嘴至零件表面的距离。而而在在一一定定的的喷喷丸丸强强度度和和表表面面覆覆盖盖率率下下具具有有一一定的喷丸强化效果。定的喷丸强化效果。通通常常要要求求控控制制和和检检验验的的喷喷丸丸工工艺艺参参数数，主主要要是是弹弹丸丸尺尺寸寸和和形形状状、弹弹丸丸流流量量、喷喷丸丸强强度度及及表表面覆盖率，而其中最要的是喷丸强度。面覆盖率，而其中最要的是喷丸强度。在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确1、喷丸参数、喷丸参数(1)弹丸弹丸 它它是是喷喷丸丸强强化化工工艺艺中中使使用用的
22、的形形状状为为球球形形或或无无棱角的圆柱形且均为实心的介质材料。棱角的圆柱形且均为实心的介质材料。喷喷丸丸强强化化使使用用的的弹弹丸丸包包括括玻玻璃璃丸丸、铸铸钢钢丸丸、不锈钢丸、切制钢丝、陶瓷丸、塑料丸等。不锈钢丸、切制钢丝、陶瓷丸、塑料丸等。弹丸的质量均应符合各项技术要求。弹丸的质量均应符合各项技术要求。在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确对于大多时的钢材机械零构件，喷丸处理中最对于大多时的钢材机械零构件，喷丸处理中最常用的弹丸是钢丝切丸。这类弹丸尺寸通常选常用的弹丸是钢丝切丸。这类弹丸尺寸通常选择择0.5-0.8mm
23、，硬度硬度HRC55-58在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确(2)弧高度试片及弧高度值弧高度试片及弧高度值 用用65Mn(或或70号号)冷冷轧轧弹弹簧簧钢钢带带制制成成的的用用于于测测量喷丸强度的标准试片就是弧高度试片。量喷丸强度的标准试片就是弧高度试片。试片单面在弹丸冲击下，表面层发生塑性流试片单面在弹丸冲击下，表面层发生塑性流变，由此导致试片向喷射面呈球面状弯曲。变，由此导致试片向喷射面呈球面状弯曲。基准面至球面最高点的距离称为弧高度。基准面至球面最高点的距离称为弧高度。基准面基准面在整堂课的教学中，刘教师总是让学生
24、带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确共三种类型试片，即共三种类型试片，即N试片、试片、A试片及试片及C试片，试片，它们的材质、硬度以及几何尺寸等均应符合相它们的材质、硬度以及几何尺寸等均应符合相关的技术要求。关的技术要求。0.791.292.39在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确 N试试片片适适用用于于低低喷喷丸丸强强度度情情况况，A试试片片适适用用于于中喷丸强度，中喷丸强度，C试片适用于高喷丸强度。试片适用于高喷丸强度。具具体体来来讲讲，N试试片片用用于于A试试片片弧弧高高0.6m
25、m情况。情况。在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确(3)弧高度测具弧高度测具测测量量标标准准试试片片弧弧高高度度值值的的标标准准测测量量工工具具，应应符符合合相相关关的的技术要求。技术要求。基准面基准面在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确(4)喷丸强度喷丸强度在在其其它它喷喷丸丸强强化化工工艺艺参参数数固固定定的的条条件件下下，试试片片的的弧弧高
26、高度度值值起起初初随随着着喷喷丸丸时时间间而而迅迅速速增增高高，但但随后逐渐变缓，最终达到饱和或准饱和。随后逐渐变缓，最终达到饱和或准饱和。在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确过过饱饱和和点点后后弧弧高高度度值值与与喷喷丸丸时时间间之之间间成成线线性性关关系系。直直线线段段外外推推与与曲曲线线的的偏偏离离点点为为饱饱和和点点，饱饱和点处的弧高度值，称为喷丸强度。和点处的弧高度值，称为喷丸强度。在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确(5)表面覆盖率表面覆盖
27、率 在在被被喷喷丸丸零零件件表表面面的的规规定定部部位位上上，弹弹痕痕占占据据的的面面积积与与要要求求喷喷丸丸强强化化的的面面积积之之间间的的比比值值，称称为表面覆盖率。为表面覆盖率。当当喷喷丸丸覆覆盖盖率率低低于于100%时时，可可直直接接中中工工具具显微镜直接测量。显微镜直接测量。对对于于实实际际零零件件的的喷喷丸丸，其其覆覆盖盖率率肯肯定定是是超超过过100%时，覆盖率计算公式为时，覆盖率计算公式为 (实际喷丸时间实际喷丸时间/覆盖率覆盖率100%喷丸时间喷丸时间)100%在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确2、喷丸
28、强化工艺参数的选择原则、喷丸强化工艺参数的选择原则 根根据据零零构构件件的的材材质质、尺尺寸寸、工工作作环环境境、加加载载方式及载荷水平等，来确定喷丸工艺参数。方式及载荷水平等，来确定喷丸工艺参数。一一般般地地讲讲，材材料料疲疲劳劳强强度度与与喷喷丸丸强强度度之之间间并并不存在单调变化关系。不存在单调变化关系。在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确 在在低低喷喷丸丸强强度度范范围围内内，疲疲劳劳强强度度随随喷喷丸丸强强度度增增高高逐逐渐渐增增高高，但但超超过过一一定定喷喷丸丸强强度度之之后后，疲疲劳强度则开始下降。劳强度则开
29、始下降。对对于于任任一一种种材材料料，在在其其尺尺寸寸、加加载载方方式式及及环环境境等等条条件件不不变变的的情情况况下下，均均有有一一个个最最佳佳的的喷喷丸丸强度强度(PIop)，此时可获得最佳的强化效果。此时可获得最佳的强化效果。在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确有有两两种种确确定定材材料料最最佳佳喷喷丸丸强强度度的的方方法法，即即S-N曲线法和移植法。曲线法和移植法。(1)S-N曲线法曲线法该该方方法法需需要要通通过过大大量量疲疲劳劳性性能能(FP)试试验验，根根据据喷喷丸丸强强度度对对材材料料FP的的影影响响程程度
30、度确确定定最最佳佳喷喷丸丸强强度，步骤如下度，步骤如下 A)根根据据零零件件承承载载方方式式，选选择择疲疲劳劳试试验验方方法法(弯弯曲疲劳、拉拉脉动疲劳、扭转疲劳等曲疲劳、拉拉脉动疲劳、扭转疲劳等)在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确 B)参考零件的薄弱环节的尺寸和形状，确定参考零件的薄弱环节的尺寸和形状，确定疲劳试样的尺寸和形状疲劳试样的尺寸和形状 C)将将试试样样分分成成若若干干组组(a，b，c，组组)每每组组采采用用不不同同的的喷喷丸丸强强度度(如如a组组的的喷喷丸丸强强度度为为PIa，b组为组为PIb，等等)进行喷
31、丸处理进行喷丸处理 D)将将未未喷喷丸丸试试样样与与喷喷丸丸试试样样做做疲疲劳劳试试验验，试试验结果一并列入图中验结果一并列入图中在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确 取取各各组组试试样样疲疲劳劳强强度度极极限限，可可获获得得图图中中e-PI曲线，由此确定材料的最佳喷丸强度曲线，由此确定材料的最佳喷丸强度Plop 图图中中S-N曲曲线线表表明明，喷喷丸丸强强度度为为PIc一一组组试试样样具具有最高疲劳强度，即有最高疲劳强度，即PIc为最佳喷丸强度。为最佳喷丸强度。在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设
32、置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确 该方法需要多条该方法需要多条S-N曲线，才能获得材料的最曲线，才能获得材料的最佳喷丸强度佳喷丸强度 PIop 由于需要大量时间和费用，故此方法适用于研由于需要大量时间和费用，故此方法适用于研究单位的系统试验研究，广泛积累试验数据。究单位的系统试验研究，广泛积累试验数据。对于工厂设计师，往往不宜采用此方法来确定对于工厂设计师，往往不宜采用此方法来确定具体零件的喷丸强度。具体零件的喷丸强度。在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确(2)移植法移植法 所所谓谓移移植植法法就就是是把把
33、材材质质和和尺尺寸寸相相当当的的同同类类型型零零构构件件的的喷喷丸丸强强度度，直直接接引引用用并并作作为为新新零零件件的的喷丸强度。喷丸强度。对对于于重重要要的的承承力力件件，这这种种喷喷丸丸强强度度的的移移植植往往往往需需做做些些变变动动，并并通通过过零零构构件件的的对对比比疲疲劳劳试试验验结果最后确定所应选择的喷丸强度。结果最后确定所应选择的喷丸强度。在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确确定所应选择的喷丸强度，其步骤如下确定所应选择的喷丸强度，其步骤如下 A)根据零件承载方式，确定疲劳试验方法根据零件承载方式，确定疲劳
34、试验方法 B)参参考考同同类类零零件件的的喷喷丸丸强强度度，选选择择一一种种至至几几种喷丸强度，对零构件进行喷丸强化种喷丸强度，对零构件进行喷丸强化 C)在在同同一一种种交交变变应应力力(a)下下进进行行疲疲劳劳寿寿命命对对比比试试验验，选选择择为为未未喷喷丸丸情情况况5105周周断断裂裂寿寿命命的交变应力为宜的交变应力为宜 在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确 D)根根据据疲疲劳劳寿寿命命对对比比试试验验结结果果，确确定定被被移移植植零零构构件件的的喷喷丸丸强强度度，图图中中喷喷丸丸强强度度PIc即即零零件件适适宜的喷丸
35、强度。宜的喷丸强度。在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确3、特殊喷丸工艺、特殊喷丸工艺 A)二次喷丸二次喷丸采采用用二二次次或或多多次次喷喷丸丸工工艺艺，每每次次的的喷喷丸丸工工艺艺参参数数各各不不相相同同，目目的的是是改改变变零零件件表表层层残残余余应应力力场场以及表面粗糙度等。以及表面粗糙度等。B)热喷丸热喷丸材材料料在在加加热热状状态态下下进进行行喷喷丸丸，由由于于此此时时材材料料塑塑性好，可以产生更深的残余压应力层。性好，可以产生更深的残余压应力层。在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有
36、一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确 C)预备应力喷丸预备应力喷丸对对零零件件表表面面施施加加一一定定的的预预拉拉伸伸残残余余应应力力，然然后后对对其其进进行行喷喷丸丸处处理理，可可以以产产生生更更高高的的表表面面残残余余压应力，和更深的残余压应力层。压应力，和更深的残余压应力层。D)复合喷丸强化复合喷丸强化首首先先对对零零件件进进行行诸诸如如表表面面感感应应淬淬火火、表表面面激激光光淬淬火火或或表表面面渗渗氮氮等等后后，再再实实施施喷喷丸丸处处理理，可可达达到更为良好的表面强化效果。到更为良好的表面强化效果。在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，
37、由浅入深，所提出的问题也很明确渗氮与喷丸复合强化后的残余压应力剖面示例渗氮与喷丸复合强化后的残余压应力剖面示例残余应力深度 mm在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确四、喷丸工艺使用方法四、喷丸工艺使用方法 1、推荐采用喷丸处理的零构件、推荐采用喷丸处理的零构件 具具备备下下述述制制造造条条件件和和服服役役条条件件的的零零构构件件，均均应优先考虑采用表面喷丸强化处理。应优先考虑采用表面喷丸强化处理。A)承承受受交交变变载载荷荷并并且且容容易易产产生生疲疲劳劳失失效效的的重重要承力件要承力件 B)在在恒恒定定载载荷荷和和腐腐蚀
38、蚀环环境境共共同同作作用用的的易易产产生生应力腐蚀应力腐蚀(或氢脆或氢脆)失效的重要承力件失效的重要承力件 C)拉伸强度超过拉伸强度超过1400MPa的各种钢锻件的各种钢锻件 在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确 D)需需要要进进行行电电镀镀Cr、Ni、Ni+Cd、Cd+Ti等等的钢零构件的钢零构件 E)需要阳极化处理的高强铝合金零构件需要阳极化处理的高强铝合金零构件 F)带带有有应应力力集集中中部部位位(如如内内外外圆圆角角、键键槽槽、焊焊缝缝、工工具具标标记记、压压印印标标记记以以及及结结构构上上的的突突变变区区域等域
39、等)的各种零构件的各种零构件 G)焊缝左右约焊缝左右约30mm的区域的区域 H)各类螺旋压缩弹簧各类螺旋压缩弹簧在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确2、采用喷丸强化处理应注意的事项、采用喷丸强化处理应注意的事项(1)喷丸后续工序的影响喷丸后续工序的影响 经经过过喷喷丸丸强强化化处处理理的的零零件件，有有时时还还要要求求进进行某种机械加工或热加工。行某种机械加工或热加工。某某些些零零构构件件要要求求表表面面镀镀铬铬，其其表表面面粗粗糙糙度度要要求求很很低低(光光度度很很高高)，对对这这类类表表面面粗粗糙糙度度有有严严格要求，
40、喷丸处理后需要进行表面磨加工。格要求，喷丸处理后需要进行表面磨加工。另一些零件喷丸后还要求进行热处理，电另一些零件喷丸后还要求进行热处理，电镀之后需要加热除氢等。镀之后需要加热除氢等。在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确A)表面机械加工表面机械加工 一般情况下，喷丸处理会引起表面粗糙度的一般情况下，喷丸处理会引起表面粗糙度的增加。其中，在低喷丸强度范围内，经过适当增加。其中，在低喷丸强度范围内，经过适当控制可以不改变其粗糙度。控制可以不改变其粗糙度。对于表面粗糙度有一定要求的零构件，喷丸对于表面粗糙度有一定要求的零构件，喷
41、丸处理后只允许进行表面磨加工处理后只允许进行表面磨加工(或表面电抛光或表面电抛光加工加工)。在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确 磨磨加加工工的的去去层层深深度度取取决决于于喷喷丸丸引引入入表表层层残残余余压应力的深度和应变层内的形变组织的深度。压应力的深度和应变层内的形变组织的深度。对对于于那那些些主主要要依依靠靠应应力力强强化化的的零零构构件件，喷喷丸丸后后磨磨加加工工去去层层厚厚度度，通通常常控控制制在在残残余余应应力力层层深深度的度的1/10为宜。为宜。在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置
42、具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确 对对于于主主要要依依靠靠组组织织强强化化的的零零构构件件(如如高高温温条条件件下下服服役役的的高高温温零零构构件件)，磨磨加加工工去去层层深深度度控控制在形变组织深度的制在形变组织深度的1/5为宜。为宜。在在一一般般情情况况下下，按按上上述述规规定定条条件件加加工工喷喷丸丸表表面面，既既可可以以使使喷喷丸丸表表面面的的粗粗糙糙度度值值降降低低即即光光度度提提高高，又又能能够够确确保保零零构构件件的的疲疲劳劳断断裂裂和和应应力力腐腐蚀断裂抗力等。蚀断裂抗力等。在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所
43、提出的问题也很明确 下下图图是是LC9铝铝合合金金喷喷丸丸残残余余压压应应力力深深度度约约0.5mm，其其S-N曲线高于未喷丸曲线高于未喷丸S-N曲线。曲线。图图中中表表明明，将将喷喷丸丸表表面面电电抛抛光光去去层层约约0.08mm后，则其后，则其S-N曲线略高于原始喷丸试样。曲线略高于原始喷丸试样。在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确B)热处理热处理 一一般般情情况况下下，不不建建议议对对喷喷丸丸处处理理零零构构件件进进行行后续加热处理工序。后续加热处理工序。对对于于结结构构钢钢和和钛钛合合金金的的加加热热温温度度通通常
44、常不不应应超超过过300，不不锈锈钢钢不不应应超超过过400，铝铝合合金金和和镁镁合金不应超过合金不应超过105在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确 这这些些规规定定是是为为了了不不使使表表面面残残余余压压应应力力发发生生大大幅度的松弛，从而影响强化的效果。幅度的松弛，从而影响强化的效果。对对于于某某些些特特殊殊情情况况，允允许许适适当当提提高高喷喷丸丸零零构构件件的的加加热热温温度度，加加热热温温度度极极限限应应视视具具体体情情况况通通过试验确定。过试验确定。在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置
45、具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确C)零件厚度与喷丸强度零件厚度与喷丸强度喷喷丸丸残残余余应应力力可可能能导导致致薄薄零零件件变变形形，故故各各喷喷丸丸强度规定了最小零件厚度，钢材零件如下强度规定了最小零件厚度，钢材零件如下在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确(2)残余应力松弛的影响残余应力松弛的影响 只只有有在在外外加加交交变变应应力力中中有有压压应应力力成成分分时时，才才能能引引起起喷喷丸丸残残余余压压应应力力发发生生明明显显的的松松弛弛，例例如如单单向向交交变变弯弯曲曲加加载载或或双双向向反反复复弯弯曲曲
46、和和旋旋转转弯弯曲曲的加载方式。的加载方式。在在此此加加载载条条件件下下，残残余余压压应应力力的的松松弛弛量量取取决决于于外外加加交交变变压压应应力力水水平平、引引入入残残余余压压应应力力水水平平以及材料的屈服强度。以及材料的屈服强度。在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确 零零件件表表面面喷喷丸丸残残余余应应力力发发生生明明显显松松弛弛时时，允允许许对对其其采采用用二二次次喷喷丸丸处处理理，使使表表层层回回复复原原有有的的残余压应力水平，再次获得强化的效果。残余压应力水平，再次获得强化的效果。至至于于这这种种零零构构件件可
47、可重重复复喷喷丸丸处处理理的的次次数数，应应视视零零构构件件的的性性质质、材材料料以以及及在在服服役役中中的的松松弛弛情情况而定。况而定。在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确(3)喷丸对屈服强度的影响喷丸对屈服强度的影响 喷喷丸丸使使材材料料表表层层引引入入残残余余压压应应力力，但但其其内内部部同时产生残余拉应力。同时产生残余拉应力。喷喷丸丸对对材材料料屈屈服服强强度度(0.2)的的影影响响，主主要要是是心心部部残残余余拉拉应应力力+r的的影影响响，心心部部+r越越高高则则0.2下下降幅度越大。降幅度越大。但对于壁厚但对于
48、壁厚(或直径或直径)大于大于 4mm 的零构件，的零构件，喷丸引起喷丸引起+r对对0.2影响即可忽略不计。影响即可忽略不计。在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确(4)加载方式的影响加载方式的影响 喷喷丸丸对对改改善善弯弯曲曲疲疲劳劳和和扭扭转转疲疲劳劳性性能能的的效效果果最最为为显显著著，而而对对拉拉-拉拉(拉拉-压压)疲疲劳劳性性能能的的改改善善程度则不如前者，当然它仍有不可忽视的作用。程度则不如前者，当然它仍有不可忽视的作用。在在一一定定的的加加载载条条件件下下，喷喷丸丸处处理理可可使使疲疲劳劳断断裂寿命增长一个数量级
49、。裂寿命增长一个数量级。在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确 对对于于结结构构件件，单单纯纯承承受受拉拉-拉拉(或或拉拉-压压)交交变变载载荷荷的的零零构构件件为为数数并并不不多多，而而绝绝大大多多数数的的零零构构件件承承受受拉拉-弯弯、弯弯-扭扭等等复复合合交交变变载载荷荷，所所以以喷喷九强化处理适用于绝大多数零构件。九强化处理适用于绝大多数零构件。加加载载频频率率对对喷喷丸丸试试样样(或或零零构构件件)的的影影响响如如同同对光滑试样对光滑试样(或未喷零构件或未喷零构件)的影响基本相同。的影响基本相同。在整堂课的教学中，
50、刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确(5)应力集中系数应力集中系数(Kt)的影响的影响 对对于于同同一一种种材材料料，喷喷丸丸对对缺缺口口(应应力力集集中中)试试样样疲疲劳劳强强度度极极限限e 的的提提高高幅幅值值e 至至少少不不低低于于对光滑试样对光滑试样(无应力集中无应力集中)的提高幅值。的提高幅值。而而在在大大多多数数情情况况下下，喷喷丸丸处处理理对对 Kt1 试试样样的的e 值要大于光滑试样值要大于光滑试样(Kt=1)的的e值。值。在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也