陶瓷噴丸，也就是氧化鋯陶瓷砂，可以獲得高的大殘余壓應(yīng)力值，對于強(qiáng)度鋼零件表面微裂紋的產(chǎn)生和擴(kuò)展，改善產(chǎn)品性能，提高抗疲損壽命有較大貢獻(xiàn)。另外，陶瓷丸成分為高質(zhì)量的氧化鋯和二氧化硅，性能好，無害，對零件表面以及環(huán)境不會(huì)造成任何污染；硬度高，彈丸磨損小，且磨損后的彈丸表面光滑等。

評價(jià)噴丸強(qiáng)化工藝的指標(biāo)是多方面的例如噴丸實(shí)施前后表面粗糙度表面污染、殘余應(yīng)力值等,這些因素或多或少影響著產(chǎn)品終的性能。本文主要關(guān)注鑄鋼丸、陶瓷丸及兩者復(fù)合噴丸3種工藝下形成的表面殘余應(yīng)力的變化進(jìn)而確定其工藝的先進(jìn)性。3種工藝試驗(yàn)項(xiàng)目如表3所示。殘余應(yīng)力是指沒有外力或其他外部因素時(shí),存在于機(jī)械零件內(nèi)部且處于平衡狀態(tài)的應(yīng)力，金屬零件經(jīng)過各種冷熱加工例如鑄造、鍛造、焊接、熱軋、冷拉和切削加工、熱處理等,都能產(chǎn)生分布各異的殘余應(yīng)力。殘余應(yīng)力顯著影響機(jī)械零件的疲損強(qiáng)度、加工精度和抗腐蝕能力等性能。殘余應(yīng)力對疲損強(qiáng)度有決定性的意義。零件表面呈殘余壓應(yīng)力時(shí)，能大大提高疲損強(qiáng)度反之表面為拉應(yīng)力則又明顯降低疲損強(qiáng)度。噴丸強(qiáng)化就是提高表面壓應(yīng)力通過工藝方法提高產(chǎn)品壽命的行之有效的措施之一。

2.2.1 噴丸要求

噴丸工藝實(shí)施前首先噴打模擬件,噴丸模擬件如圖3(a)(b)所示。通過模擬噴丸檢查試片的弧高值、覆蓋率(首批零件噴丸時(shí)應(yīng)繪制飽和曲線)噴丸后檢查零件表面狀態(tài)、覆蓋率,并再次進(jìn)行模擬噴丸,檢查試片的弧高值及覆蓋率是否變化,從而驗(yàn)證在兩次模擬噴丸之間對零件進(jìn)行噴丸的質(zhì)量。鑄鋼丸每連續(xù)噴丸8h按噴打零件的參數(shù)再次噴打Almen試片驗(yàn)證噴丸指標(biāo)值;陶瓷丸每連續(xù)噴丸4h,按噴打零件的參數(shù)再次噴打Almen試片驗(yàn)證噴丸指標(biāo)值。

2223種工藝對應(yīng)力場的影響

圖4是3種不同工藝下經(jīng)過多次試驗(yàn)獲取的對殘余應(yīng)力場影響的曲線圖,由圖示可知噴丸強(qiáng)化后,表面

均為殘余壓應(yīng)力分布，由于鑄鋼彈丸密度較大，噴丸過程中，彈丸的沖擊力較多轉(zhuǎn)變?yōu)椴牧蟽?nèi)部的彈性力而儲(chǔ)存起來，形成了較大的表面殘余壓應(yīng)力。試驗(yàn)過程通過XStress3000應(yīng)力儀對高強(qiáng)鋼在不同噴丸參數(shù)下噴丸產(chǎn)生的殘余應(yīng)力場進(jìn)行測量。噴丸產(chǎn)生的殘余應(yīng)力場為壓應(yīng)力場，并且存在以下4個(gè)特征參數(shù)：表面殘余應(yīng)力盯。大殘余壓應(yīng)力盯。大殘余壓應(yīng)力厚度z。和殘余壓應(yīng)力厚度z。不同噴丸工藝所測得的殘余壓應(yīng)力場，特征參數(shù)列于表4中。噴丸產(chǎn)生的殘余應(yīng)力場中，表面殘余壓應(yīng)力并不是大值，大殘余壓應(yīng)力位于距離表面一定厚度處，并且殘余壓應(yīng)力場具有一定的梯度關(guān)系，在一定厚度處由壓應(yīng)力轉(zhuǎn)變?yōu)槔瓚?yīng)力.

由表4測得的不同噴丸工藝殘余應(yīng)力場特征參數(shù)可以看出，二次噴丸工藝具有高的表面殘余壓應(yīng)力，而陶瓷彈丸噴丸具有高的大殘余壓應(yīng)力值，3種工藝的殘余壓應(yīng)力場厚度相當(dāng)，均約為300pm。

4、束語

陶瓷噴丸工藝的工程化應(yīng)用是在某課題研究基礎(chǔ)之上，通過大量的工藝驗(yàn)證，通過研究以及試驗(yàn)件的試加工鑒定，從而實(shí)現(xiàn)具體的工程化應(yīng)用。該工藝的工程化應(yīng)用達(dá)到了三方面的效果，其一，打破了長期使用鑄鋼丸等普通彈丸噴丸強(qiáng)化工藝，有助于提高承力構(gòu)件疲損強(qiáng)度，為研制長壽命起落架增添有效的工藝技術(shù)；其次，該工藝在國外已有幾十年的成熟應(yīng)用，但其核心技術(shù)嚴(yán)禁封鎖，此工藝的工程化應(yīng)用將大大縮小在表面強(qiáng)化工藝行業(yè)與國外的差距；后，因陶瓷丸硬度高、性能好，對零件及環(huán)境污染小，適合綠色項(xiàng)目要求，也是先進(jìn)制造工藝項(xiàng)綠色方面發(fā)展的典型之一。

但同時(shí)由于陶瓷彈丸是一種新型彈丸，國內(nèi)有關(guān)的研究報(bào)道及應(yīng)用情況較少，與鑄鋼彈丸相比，其密度小、噴丸過程中使用的噴丸強(qiáng)度也相對較小，對材料表面質(zhì)量及試驗(yàn)件疲損壽命的影響也有所不同，因此，需對陶瓷彈丸噴丸強(qiáng)化做各方面詳細(xì)的研究：

(1)對陶瓷彈丸與鑄鋼彈丸噴丸強(qiáng)化機(jī)理性原因做更詳細(xì)的研究對比，如噴丸強(qiáng)化對試驗(yàn)件表面殘余應(yīng)力、疲損壽命關(guān)系做系統(tǒng)的研究，為設(shè)計(jì)、噴丸工藝提供指導(dǎo)性資料；

(2)由于陶瓷彈丸尺寸可以做得更小，可以對某些螺紋根部R進(jìn)行噴丸強(qiáng)化。因此，研究陶瓷彈丸對螺紋進(jìn)行噴丸強(qiáng)化與螺紋滾壓強(qiáng)化做對比，將為螺紋強(qiáng)化工藝提供更多選擇方式的可能。

(3)研究鑄鋼彈丸與陶瓷彈丸噴丸強(qiáng)化對試驗(yàn)件抗應(yīng)力腐蝕性能的對比，將具有重要的意義。