弹簧抛丸强化（弹簧喷丸）

抛丸（喷丸）强化：

金属零件在使用过程中，会发生金属疲劳断裂的现象，尤其在承载循环载荷（交变载荷）的情况下，金属极易产生这种由于金属疲劳而导致的拉应力，拉应力会导致金属产生裂纹，裂纹在金属继续使用（承载交变载荷）过程中，不断延展、扩大，达到一定程度会导致金属断裂；

为了解决金属疲劳断裂的问题，延长金属寿命，我们需要在金属表面产生压应力覆盖成层、表面冷作硬化层，其可以有效抑制金属疲劳的发生，纺织金属裂纹扩散，有效延长产品的使用寿命，这就需要我们引入抛丸强化、喷丸强化工艺；

抛丸和喷丸工艺，即是通过抛丸器或者强力压缩空气，将喷抛丸介质（常见钢丸、不锈钢丸、雾化不锈钢丸等），高速抛射到金属零件表面，强大的冲击威力，使介质可以在金属表面压出一个个凹坑，凹坑的深度取决于抛丸、喷丸的强度，由于大量大介质全面覆盖金属表面，使其表面压出均匀覆盖的一层凹坑（或者称为皮肤），压出的凹坑，会在金属表面引入大量残余压应力，形成冷作硬化层，而压应力能有效抵消金属表面疲劳产生的拉应力，而且冷作硬化的金属表面抗交变载荷能力强，当金属表面产生疲劳拉应力时，抛丸、喷丸处理后的压应力会抵消拉应力，使其不会累积，最终导致发生裂纹而断裂，在单元位置引入的表面压应力存量完全消耗掉前，这个位置不会发生裂纹和断裂，这样就可以，抵充相当一部分的金属疲劳拉应力，延缓金属发生裂纹和断裂的时间，达到增强金属使用寿命的目的。

弹簧失效机理：

目前常用的弹簧有压缩弹簧、悬架弹簧、板簧等，它们在实际使用过程中，都存在不断承载循环应力交变的情况，根据金属疲劳断裂原理，我们知道，这种情况下，弹簧所使用的金属是一定要发生疲劳断裂的，同时我们可以发现，引入残余压应力，对于LSFM/TSFM模式的疲劳断裂抗力是没有任何影响的，但引入喷丸强化作业，确实对此两种断裂形成了抗力，这就是“弹簧的组织结构强化机制”，发挥了作用，但断裂的机理和方式，我们可以按弹簧种类来分别判断：

1.板簧（钢板弹簧）

板簧其实是一块具有弹性韧度的钢板，其主载荷为固定座和托载间的垂直载荷，尽管也有其他方位的载荷，比如惯性载荷，但由于其他载荷交变循环次数远小于垂直，而且板簧在这些载荷方向上的厚度足够，所以使用寿命内，发生疲劳断裂的可能性小，但也需要考虑，板簧主要是变循环载荷下表面不断产生拉应力累积，导致裂纹，左后变形和断裂；

2.圆簧（压缩弹簧、悬架弹簧）

这类弹簧使用圆柱钢螺旋成中空圆柱体形，由于其旋转成型时是按一定角度来成型的，在使用过程中，弹簧在沿着固定底座和其托载的物体这两点形成的直线方向，不断承受着载荷忽大忽小的连续循环变化，也就是我们所说的循环交变载荷，但不同于板簧，载荷传递到圆簧所使用的圆柱钢上时，由于圆柱钢旋转方向和载荷方向不可能是90度角，也不可能是180度角，那么载荷给弹簧钢带来就不会是单独的切向应力，也不是单独的拉应力，载荷会被分解为一部分切应力、一部分拉应力，也就是说，弹簧圆钢，承载两个方向的交变载荷，就会发生两个方向的疲劳断裂；

除了金属拉应力导致的金属疲劳断裂外，我们发现LSFM/TSFM模式的疲劳断裂跟表面应力变化无关，这种断裂失效属于组织结构上的失效。

弹簧抛丸强化、喷丸强化：

我们已经知道板簧、压缩弹簧、悬架弹簧的失效机理，其实都是弹簧金属在各个方位承载的交变、循环载荷，导致弹簧在不同方向发生的应力拉伸进而疲劳断裂，而对弹簧抛丸强化、喷丸强化，引入表面残余压应力足以应对部主要的疲劳拉应力，抵消弹簧在交变载荷中产生的拉引力，延长弹簧寿命，增加经济效益；

同时对于LSFM/TSFM模式的疲劳断裂，弹簧抛丸强化、和弹簧喷丸强化中产生的“弹簧组织结构”强化机理，能有效预防，延缓此类疲劳发生；

综上所述，弹簧抛丸强化、弹簧喷丸强化，其强化机理为两方面，其一，引入表面残余压应力；其二，组织结构强化。

弹簧抛丸强化、喷丸强化设备：

确认了弹簧抛丸强化，弹簧喷丸强化在抑制弹簧疲劳、延长弹簧寿命的有效性，我们就需要进一步为弹簧的抛丸强化、喷丸强化，准备抛丸、喷丸设备，我们接下来将介绍几款用于弹簧表面强化的弹簧强化机：履带式抛丸机、连续弹簧强化机、滚筒抛丸机。

弹簧抛丸强化、弹簧喷丸强化介质：

有了弹簧强化机，就必须采购抛丸、喷丸用的介质，作为动能传递媒介（或者压应力媒介），抛丸、喷丸的介质选择，需要参考弹簧的尺寸和应用环境下必须达到的强化强度，如果弹簧尺寸小，为了达到有效的覆盖率，也不伤害到弹簧，我们必须选择规格小的抛丸介质，如板簧，喷丸介质尺寸可适当放大，以达到较高的喷丸强度；

喷丸、抛丸介质的材质我们一般选择钢丸（钢丸质量大，价格便宜），不锈钢丸（如不锈钢弹簧、抛丸强度要求高的弹簧），雾化不锈钢丸（可用于小型弹簧，喷丸强度要求相对不强的弹簧）；

我们可依据以上要求选择喷丸、抛丸介质。

弹簧强化代工和设备、工艺提供：

我们联合上海交通大学残余应力分析和喷丸强化实验室，中航工业集团航空材料研究研究院，不断试验和探讨弹簧失效机理，研发喷丸强化，抛丸强化在弹簧强化方面的应用机制和工艺，为广大客户提供金属强化前沿技术，在技术和经济兼顾的情况下，为客户提供合适的弹簧抛丸强化、喷丸强化代工服务，为客户提供性价优势明显的弹簧喷丸设备、弹簧抛丸强化设备，并推荐实际检验、优化过的成熟弹簧喷丸强化、弹簧抛丸强化工艺技术。

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