喷丸处理

hxyhzx

各位板主，各位师兄弟，近来特烦老板要俺改进工艺，他听人说喷丸强化好，可俺对此一窍不通啊，有哪位大虾救救俺，给点这方面的原理和操作工艺和相关设备以及此法的优劣的知识吧，给俺开个扫盲班，俺这厢给您做揖！！！

mideas

http://www.3dportal.cn/discuz/vi ... hlight=%C5%E7%CD%E8
喷丸应用指南
9 D" P' ]/ @: L/ P$ b; Uhttp://www.3dportal.cn/discuz/viewthread.php?tid=288947&highlight=%C5%E7%CD%E8
喷丸清理技术.pdf

hxyhzx

:handshake :handshake 我虽然还没看，但一定要谢谢你，论坛有你这种及时雨一定会兴旺发达，

ustbxzy

喷丸处理是利用高速喷射的沙丸或铁丸，对工件表面进行强烈的冲击，使其表面发生塑性变形，从而达到强化表面和改变表面状态的一种工艺方法。喷丸的方法通常有手工操作和机械操作两种。常用的喷丸有以下几种：铸铁弹丸、钢弹丸、玻璃弹丸、砂丸等，其中黑色金属常选用铸铁弹丸、钢弹丸和玻璃弹丸，而有色金属与不锈钢常用玻璃弹丸和不锈钢弹丸。
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7 K' {% ?% v& ]$ p' @0 Z  ~+ i* h喷丸处理是工厂广泛采用的一种表面强化工艺，其设备简单、成本低廉，不受工件形状和位置限制，操作方便，但工作环境较差。喷丸广泛用于提高零件机械强度以及耐磨性、抗疲劳和耐腐蚀性等。还可用于表面消光、去氧化皮和消除铸、锻、焊件的残余应力等。

喷丸又分为喷丸和喷砂。用喷丸进行表面处理，打击力大，清理效果明显。但喷丸对薄板工件的处理，容易使工件变形，且钢丸打击到工件表面（无论抛丸或喷丸）使金属基材产生变形，由于Fe3o4和Fe2o3没有塑性，破碎后剥离，而油膜与基材一同变形，所以对带有油污的工件，抛丸、喷丸无法彻底清除油污。在现有的工件表面处理方法中，清理效果最佳的还数喷砂清理。喷砂适用于工件表面要求较高的清理。但是我国目前通用喷砂设备中多由铰龙、刮板、斗式提升机等原始笨重输砂机械组成。用户需要施建一个深地坑及做防水层来装置机械，建设费用高，维修工作量及维修费用极大，喷砂过程中产生大量的矽尘无法清除，严重影响操作工人的健康并污染环境。

lcshjsb

钢材表面喷丸处理
1 一次表面处理
2 V+ ~2 j  t! _2 y: x7 h! b" z    钢材的一次表面处理主要指钢材在加工组装前，首先进行的表面处理工作，其目的是对钢材起到临时保护作用。一次表面处理的方法有抛丸、喷砂、酸洗等方法。使用最多的是钢材流水线抛丸处理。
7 P1 f- P! q% F9 b6 c- B+ x    抛丸处理可以在密封条件下进行。吸尘装置、自动化涂装，是效率最高的自动化流水线作业。它的优点如下。
3 |/ v! I9 |3 j+ G/ p8 ?    （1）按钢材用途可清理至一级规格，并可获得均匀的完工表面。
    （2）封闭式作业，无粉尘飞扬。
    （3）适用于5mm以上钢板，宽扁钢和型钢。
    （4）速度快，工作效率高，质量稳定。
9 y6 P9 H! t# R4 H. l% v: d    钢材预处理流水线流程，要经过：钢板校平、预热、抛丸除锈、自动涂装、后加热、钢板运输、起吊等几个过程。
    预热可以除去钢格上的水分，缩短车间底漆的干燥时间，但是并不能完全除去油脂，所以钢材若被油脂沾污，须先进行除油工作。预热一般在40℃左右，太低达不到效果，太高则耗能高，又极易使车间底漆起泡。
    抛丸用的磨料有铁丸、钢丸、棱角砂和钢丝段等，较为理想磨料是混用磨料，直径在0.8~1.5mm为宜。喷砂密度由喷射量与钢材输送速度来决定。除锈效果又受到钢材的生锈程度的影响。所以必须按钢材状态来决定输送速度和喷射量。在所有情况下，规定的表面处理级别达到Sa21/2(ISO 8501-1:1988)或者SSPC SP-10。
3 d: X5 y# U$ c$ Y5 v    车间底漆的物理力学性能，附着力以及防腐蚀性能很大程度上要取决于抛丸后的表面粗糙度。表面粗糙度的测量有很多方法，最精确的方法是使用激光粗糙度仪。在现场使用的最简便的方法还是用粗糙度样板进行比较。
) k/ e+ u: B7 E% P    喷射清理后的钢板输送到喷漆室，车间底漆由移动式的长臂喷枪进行无气喷涂。然后经过供给热空气的烘干室。然后钢板就可以输送，堆放备用了。
    2 二次表面处理
/ j. D0 u" _) r2 b9 W5 t8 y& o& C: P    二次表面处理是钢板经过预处理并涂上车间底漆后，经过落料、加工，装配成构件后，由于焊接，切割，碰撞及自然原因，车间底漆受到破坏而产生锈蚀，原先涂过涂料的钢材，在后道工序中涂层也会受到损伤，因此就有必要对钢结构进行再一次除锈，称之为二次除锈。二次除锈的方法有喷射处理、动力工具打磨等。手工除锈基本上已经淘汰了。
喷丸（砂）和抛丸（砂）除锈，具有劳动强度较低、机械程度高、除锈质量好，可达到适合涂装的粗糙度的效果，被广泛采用。
, h2 U% e/ ~' v& V3 j- S, ]6 q　　（1）设备及特点
　　1、喷丸（砂）除锈。
　　a.敞开式喷丸（砂）除锈机。喷丸和喷砂的原理一样，区别是砂便宜，可以采用石英砂、黄砂、铜矿渣等，处理质量高，但敞开式的喷砂环境染极大，操作工人易得矽病，已被限制使用。而喷丸采用结实的钢丸，不会粉碎，污染较小，但价格较高。
8 V1 L0 u3 g2 `8 b3 E+ V　　喷丸（砂）多采用压出原理制造。砂在空气压力和自重的作用下，经喷嘴喷射到钢铁表面。通常采用压力0.4~0.6Mpa的压缩空气，钢丸或砂的出口速度可达到50~70m/s。抛丸除了除锈作用外，还具有消除应力等表面强化作用。
　　b.密闭式喷丸（砂）室。为了防止污染，人们制造了密闭的喷丸（砂）室，其有效工作面积从2m×2m的操作台到能容纳大型船体分段的空间，一般包括喷丸（砂）除锈系统、丸（砂）回收分离系统和除尘系统。
　　大型密闭式喷丸（砂）室操作人员戴着有空气分配器的安全帽进行操作，很好地解决了污染问题。
　　c.真空喷丸（砂）除锈机。真空喷丸（砂）除锈机彻底解决了污染问题，不仅操作方便，而且不需送到固定的喷丸（砂）室，不受场地的限制，除锈质量高，但除锈效率低。
7 P9 p# D8 Y2 `3 ]0 {# x　　真空喷丸（砂）除锈机由喷丸（砂）除锈系统和回收系统组成。
; n8 J- t) k+ G. r! V　　2、抛丸（砂）除锈。抛丸除锈是利用调整旋转的叶轮将磨料（砂、丸、钢丝段）等抛向钢铁表面来达到除锈目的，因此，彻底改变了人工操作的喷丸（砂）除锈，完全由机械操作，劳动强度低、除锈质量高。其缺点是当磨料和抛射角不对时，会造成钢板变形，除丸除锈是当今发展方向之一。
4 x9 ?6 O8 w5 C5 j  f% L5 j　　与喷丸（砂）除锈一样，抛丸除锈分为现场用的抛丸除锈机和大型抛丸间。
# A2 T; q: d/ P3 v　　（2）工艺与技巧
* Z7 N  a8 t5 o2 w6 a+ `  N  @! @; {) m- ~　　1、磨料的选择。可以选用的磨料有黄砂（河砂）、石英砂（金刚砂）、铜矿渣、钢丸、钢丝段等。黄砂是河中的自然产物，价格便宜，使用前要过筛、去除粗粒、烘干后才能使用，一般用于大面积除锈，只能使用1~2次；石英砂价格较贵，质地较软，颗粒均匀，一般用于小件处理，可重复使用5~10次；铜矿渣是一种价廉质优的磨料，硬度高，有棱角，因此除锈速度和质量高；钢丸属于长期使用的磨料，硬度和除锈效率高于砂，价格较高，用于可回收的场合；钢丝段是用废旧钢丝绳经除油、切割等处理后的钢质磨料，具有棱角，磨削能力强，除锈效率高，表面粗糙度大。
　　2、常使用0.5~1.5mm的钢丸。为防止变形，当钢丸直径超过1mm时，钢板厚度不能小于6mm。
- e! V1 ^1 b& e# N$ f1 {　　3、所用的压缩空气必须经过油水分离，不得使用潮湿空气，以免除锈后的钢板返锈。
　　4、要注意调整喷枪与钢板的距离和角度，一般距离为200~400mm，角度为45°~75°。
, C: B6 A# z4 Y- I3 E* ?　　5、对罐内等环型物体除锈，应先除底部，再喷顶部，以免砂盖住底部，难以清洁，最后喷壁，要遵循先难先易的原则。
　　6、要戴好有空气分配器的安全帽和照明灯等安全用品，注意砂的滑动特性，防止跌倒事故发生。

ustbxzy

) e4 U1 N6 {" h  V5 p, z

xcy721626

楼上的，喷沙后的效果真不错。可与精加工的表面媲美。

ZEDIO

楼主，实际上想弄清楚是做什么的，是采用喷丸或是喷砂

yanggz

楼主做的是什么行业，喷丸作业有时要看要处理的对象是什么啊

hxyhzx

俺解释一下，俺们做纺织设备的，机架大（焊件），且表面强度粗糙度要求高，俺们老板找不到便宜的大炉回火处理，听人介绍喷丸加震动很适用，并且俺们设备上还有等零件要强化，他想投设备一并在一个工位上处理,可苦了俺们这些对此不懂的人，谢谢大家啊

bmei00

楼主实际上是不是要做用喷丸代替焊接件的时效处理？

chenfu1

我们公司的喷丸处理主要是清理表面的功效

hxyhzx

"楼主实际上是不是要做用喷丸代替焊接件的时效处理"
是有这考虑，同时想增加强度,

hbh0606

喷丸处理的作用：
" {' O7 H* X! T$ F& l. @1.改善外观；
' J/ j2 l( {/ v; v2.强化表面；
3.消除应力；
6 A$ f. r* O/ V, P# `4.改善金相组织等等。

dingdong123

喷丸处理是利用压缩空气的作用，高速喷射的沙丸或铁丸，对工件表面进行强烈的冲击，使其表面发生塑性变形，从而达到强化表面和改变表面状态的一种工艺方法。目的是表面消光、去氧化皮和消除铸、锻、焊件的残余应力等。
2 H  ^: [% @7 P* l; R      抛丸和喷丸作用是一样的，不同的是采用离心的方式，高速喷射的沙丸或铁丸，对工件进行表面处理。

bmei00

对于焊接件确实有采用振动时效的，但与传统的热时效处理相比效果如何，有不同的意见，因为工艺参数的选择很关键，直接影响消除应力的效果。抛丸也确有强化效果，但能否达到你要求的效果，代替热处理强化，就要看零件的使用要求。上传几篇文章供参考。

alps123

我觉得还是看用什么用 ，如果是提高热疲劳那就 用不上，但是疲劳还是可以

hbxjr

金属零件表面改性的喷丸强化技术
【摘 要】传统的机械喷丸工艺在工业界已经得到广泛的应用。随着激光技术的发展，出现了一种新的加工工艺——激光喷丸。它能改善金属零件表面的机械性能，尤其是在表面产生压缩应力，使零件的抗应力腐蚀等能力大为提高，从而延长零件的疲劳寿命。由于激光喷丸具有形成的残余压应力比机械喷丸深等优势，因而强化效果更佳。
; c, l- }& ~$ e1 I0 r1 u
【关键词】喷丸；机械喷丸；激光喷丸

5 R- Q& m' e3 o; O1 r8 b3 \' a& o
工业界广泛应用的机械喷丸（Shot Peening，简称喷丸）强化工艺是一种有效的表面微动防护手段，它通过对零件表层实施冷挤压而使表层冷作硬化和产生残余压应力。冷作硬化使零件的强度有所提高，残余压应力则会消除工件因机械加工、热处理、焊接、激光切割、电镀或硬化涂层形成的拉应力，晶粒晶格的畸形使零件在使用过程中不易产生裂纹扩展，从而能显著提高零件抗疲劳性能和抗应力腐蚀能力，延长零件使用寿命。世界上第一台激光器诞生以后，随着对激光技术应用研究的深入和相关学科技术的发展，近年来人们开始用强激光诱导的高幅冲击波改善金属零件表面的机械性能，并称之为激光喷丸（Laser Shot Peening简称LSP）或激光冲击。
$ W8 N1 I" |. ]6 M$ L
1 机械喷丸

  i0 n2 |2 K) K( p大量弹丸在压缩空气的推动下，形成高速运动的弹丸流不断地向零件的表面喷射，无数粒弹丸犹如一个个榔头不断地锤击零件表面，使金属晶体发生晶粒破碎、晶格歪扭和高密度位错，在充裕的时间内，以冷加工的形式使工件表面金属材料发生塑性流动，造成重叠凹坑的塑性变形，在生成凹坑的过程中引起压应力并拉伸表面结构，这一变化过程被工件内部未受锤击的部分所阻挡，因此就在工件层表面和近表面形成残余的压应力。

% X9 Q$ @& U- T. x0 V% }' P1.1 喷丸质量的表征及影响参数
/ b' T! F9 g+ E# o2 ]) O
喷丸强化的效果和质量的表征指标主要有喷丸的强度、覆盖率和喷丸后零件的表面粗糙度值，每一项指标都受多项工艺参数的影响。

影响喷丸强度的工艺参数主要有：弹丸直径、弹流速度、弹丸流量、喷丸时间等。弹丸直径越大，速度越快，弹丸与工件碰撞的动量越大，喷丸的强度就越大。喷丸形成的残余压应力可以达到零件材料抗拉强度的60％，残余压应力层的深度通常可达0.25mm，最大极限值为１mm左右。喷丸强度需要一定的喷丸时间来保证，经过一定时间，喷丸强度达到饱和后，再延长喷丸时间，强度不再明显增加。在喷丸强度的阿尔曼试验中，喷丸强度的表征为试片变形的拱高。

6 V3 `, z- j) W, q
9 O7 ~" a: \3 I/ r# V影响覆盖率的因素有零件材料硬度、弹丸直径、喷射角度和距离、喷丸时间等。在规定的喷丸强度条件下，零件的硬度低于或等于标准试片硬度时，覆盖率能达到100％；反之，覆盖率会下降。在相同的弹丸流量下，喷嘴与工件的距离越长、喷射的角度越小、弹丸直径越小，达到覆盖率要求的时间就越短。喷丸强化时，应选择大小合适的弹丸、喷射角度及距离，使喷丸强度和覆盖率同时达到要求值.

hbxjr

影响表面粗糙度的因素有零件材料的强度和硬度、弹丸直径、喷射的角度和速度、零件的原始表面粗糙度。在其他条件相同的情况下，零件材料的强度和表面硬度值越高，塑性变形越困难，弹坑越浅，表面粗糙度值越小；弹丸的直径越小，速度越慢，弹坑就越浅，表面粗糙度值就变小；喷射的角度大，弹丸速度的法向分量越小，冲击力越小，弹坑越浅，弹丸的切向速度越大，弹丸对表面的研磨作用就越大，表面粗糙度值就越小；零件的原始表面粗糙度也是影响因素之一，原始表面越粗糙，喷丸后表面粗糙度值降低越小；相反，表面越光滑，喷丸后表面变得粗糙。当对零件进行高强度的喷丸后，深的弹坑不但加大表面粗糙度值，还会形成较大的应力集中，严重削弱喷丸强化的效果。
, j' d- `  ~4 ^; R. S9 ]
1.2 喷丸的特点及工业应用

' j  n: d5 V$ L4 @  c0 f1 ]喷丸强化工艺适应性较广；工艺简单、操作方便；生产成本低，经济效益好，强化效果明显。近年来，随着计算机技术发展，带有信息反馈监控的喷丸技术已在实际生产中得到应用，使强化的质量得到了进一步提高。

目前喷丸强化不仅用于汽车工业领域的弹簧、连杆、曲轴、齿轮、摇臂、凸轮轴等承受交变载荷的部件，还广泛用于其他工业领域。如喷丸强化可以提高电镀零件的疲劳强度和结合力；各种合金钢经过任何一种电镀处理后，一般均会导致疲劳强度下降10％~60％，而喷丸强化则可有效提高疲劳强度，同时还可以增加电镀层的结合力，防止起泡。

2 激光喷丸

; ?) H4 M& O3 C% G激光喷丸是用超短脉冲的激光束代替有质弹丸，用它诱导的冲击波来强化金属零件的表面。
5 D3 `: [1 [3 U/ j. }) u7 |) E
% I: Q  [6 j  ^. Y' i吸收层
5 V1 i- y2 A  x9 i3 {
/ {7 i; j+ G+ I! B; L+ L3 c0 O( O（黑漆）

' C; \6 L2 ]% c7 |% Q激光脉冲
% M  D6 F5 e4 L1 M* Y( P' y& E
等离子体


金属工作
$ C" Z; W! u/ {4 a, r( S
冲击波
1 |' v' W! d* l; Q' z/ K2 s
1 D/ l1 s7 L) T9 a1 U) q$ G冲击波冲击波

约束层
; C- T# V1 h7 t# {
（水、光学玻璃）
: Y, j) O" i4 [1 @
( \& f* y; G& u" o其成形机理：短脉冲的强激光透过透明约束层（水帘）作用于覆盖在金属板材表面的吸收层（黑漆层）上，汽化后的蒸气急剧吸收激光能量并形成等离子体而爆炸产生冲击波，由它引起在金属零件内部传播的应力波，当应力波峰值超过零件动态屈服强度极限时，板料表面发生塑性变形，同时由于表面的塑性变形使表层下发生的弹性变形层难以恢复，因此在表层产生残余压应力。
/ G- ]) y1 H( V! p; s+ L/ d! p
约束层的作用是提高激光诱导的冲击波的压力峰值和延长其对板料的作用时间；吸收层的作用是有效吸收激光，同时保护金属板料表面不被激光烧伤。
" d( _! p$ N6 X6 y1 y# u3 |
0 ?* U" i3 ~- t$ {2.1 影响激光喷丸质量的关键工艺参数
6 H; s. N9 U, x- m( n9 K0 m
激光喷丸的关键工艺参数有：脉冲宽度；脉冲能量；光束模式；光斑的尺寸大小；板料的力学性能；约束层的刚性；吸收层的厚度等。

2.2 激光喷丸的特点及应用

hbxjr

激光喷丸强化和传统的机械喷丸强化相比具有鲜明的特点和更大的优势；
5 ?  Z. g  n1 q; `! N! l
9 j5 k0 S6 N% q6 k- o5 Z7 c（1）光斑大小可调，可以对狭小的空间进行喷丸。如可对微电机系统中微电机和开关的微米级金属零件进行激光喷丸[3]，而传统机械喷丸由于受弹丸直径等因素的限制则无法进行。
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（2）激光脉冲参数和作用区域可以精确控制，参数具有可重复性，可在同一地方通过累积的形式多次喷丸，因而残余压应力的大小和压应力层的深度精确可控。

（3）激光喷丸形成的残余应力比机械喷丸形成的大，其深度比机械喷丸形成的要深。美国学者Hackel等人用镍合金Inconel718材料做机械喷丸和激光喷丸的对比实验，结果表明激光喷丸形成的压应力层深度是机械喷丸的3~4倍。
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) [: a4 D4 F: F: b1 O; B: P（4）激光喷丸使零件表面塑性变形形成的冲击坑深度仅为几个微米。光滑零件表面强化后，基本不改变其表面粗糙度，因而特别适合航空发动机叶片的表面强化，不但可使表面改性，而且还保持了叶片表面气流的通畅和原先设计时的力平衡。

5 e4 k! `# B6 k' S  j- a（5）适用范围广，对碳钢、合金钢、不锈钢、可锻铸铁、球墨铸铁、铝合金、钛合金及镍基高温合金等材料均适用。不必像机械喷丸那样，对于不同材质和硬度的零件需更换和使用不同的弹丸，甚至不能喷丸强化。

美国学者曾将某型号航空发动机钛合金的叶片分4种情况进行对比实验：①叶片边缘完好未刻V型槽，未喷丸；②叶片边缘关键部位刻1.5mm深的V型槽，未喷丸；③叶片边缘刻1.5mm深V型槽且进行高强度机械喷丸；④刻1.5mm深V型槽且进行激光喷丸。各组实验结果的平均值如图4所示，可以看出，机械喷丸和激光喷丸都能有效提高叶片的疲劳寿命，但激光喷丸效果更加显著。
" D) K. i0 n$ l: k- ?
2 u8 [% a( V! f激光喷丸强化是一种新技术。20世纪70年代初，美国贝尔实验室就开始研究用高密度激光束诱导的冲击波束来改善材料的疲劳性能。随着对激光器功率、脉宽、冲击波引起的应力波的波阵面形状等问题研究的深入和解决，尤其是较高激光脉冲重复率问题的解决，使激光喷丸强化走向实用化阶段，已经用于汽车、船舶和军工等领域。如美国空军实验室材料和制造分部的实验表明，一种典型的风扇叶片高的循环疲劳强度为690MPa，受小的外来物损伤后其疲劳强度降低到140MPa。而这种叶片进行激光喷丸强化后，受到大的外来物损伤后其疲劳强度仍保持690MPa。据称，GE公司为B-1轰炸机F101发动机的20000多片叶片及F-16战斗机的2000多片叶片进行了激光喷丸处理，结果叶片的失效率明显下降。
7 d% z. p6 i9 O

3 结束语
8 x# T' f3 r; S* m" i) q& f" [
喷丸强化是改善金属材料表层物理机械性能最常用的方法之一，它能有效改善金属材料的强度、耐磨性和耐腐蚀性，还可用于使那些通常不能进行热处理的材料达到较高的硬度以及用于提高铝合金焊缝的强度，以有效地提高金属材料的疲劳寿命。喷丸强化工艺已引起人们的重视并得到应用，尤其是激光喷丸强化技术正越来越受工业界的青睐。

jialei31

高强度钢喷丸强化残余压应力场特征
喷丸强化处理的基本度量方法研究
& t% v. G2 r4 }LASER PEENING TECHNOLOGY（激光喷丸技术）
% J, w; Y; }" D  H5 [5 HSHOT PEENING SPRINGS（喷丸强化）
Utilization of powdered metal & shot peening residual stress to maximize cost and performance benefit of high load gearing

maotouweng

我听说过抛丸机械，还是第一次听说喷丸#35受角了