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【摘要】结合 国外齿轮喷丸强化 的有关标准和技术要求 ，对矿用汽车重载硬齿面齿轮 的喷丸强 化工艺进行了系统 的研究 ，充分说 明了齿轮喷丸强化是提高齿轮疲劳强度和使用寿命最为有效 的 手段 ，同时进一步阐明:什么是真正 的喷丸强化 ;真正 的喷丸强化又会产生怎样的实 际效果 ;在真 正的喷丸强化 中应注意的事项 。
希望国内同行通过对本文 的学 习和 了解 ，可以不走 和少走我们走过 的弯路 ，从 实践 中获益。 文中虽以矿用汽车重载硬齿面齿轮为例 ，但推而广之可适用于任何重载硬齿面齿轮的喷丸强化。

为了研究不同激光喷丸参数对残余应力分布的影响规律, 较快获取期望的残余应力分布, 通过利用有限元软件 ABAQUS 对激光喷丸过程进行数值模拟, 完成了 7075 航空铝合金靶材在不同冲击波峰值压力、 冲击次数、 光斑大小及搭接率 等工艺参数下的数值模拟。 模拟结果表明: 随着峰值压力的增加, 材料表面残余压应力也增加, 当峰值压力增大到一定值时, 材料表面残余压应力达到最大; 当峰值压力一定时, 材料表面及内部残余压应力随光斑大小及冲击次数的增加而增加; 随着 光斑搭接率的增加, 材料表面残余压应力增大, 且随着搭接率的增加, 表面残余压应力的波动逐渐减小。

江苏液体喷丸设备和液体喷丸齿轮强化技术方案服务商，就液体喷丸强化工艺用于对齿轮件的强化处理,可防止工件疲劳破坏和提高工件抗疲劳寿命。文中重点介绍了齿轮喷丸强化的目的、方法及强化工艺的制定步骤。

利用短脉冲强激光对 40Cr 调质钢表面进行了激光喷丸强化处理。激光冲击强化参数为激光波长 1. 054 μm，脉冲时间为 23 ns，光斑直径为0.8 mm，功率为 20 ~ 24 J。选用水为约束层，墨漆为吸收激光能量的涂层。通过测试研究了喷丸强化后材料的 微观组织、显微硬度和摩擦磨损性能。结果表明，激光喷丸能够细化表层的微观组织;材料强化后表面显微硬度值能提高 30% ， 并沿深度方向逐渐减小;经过滑动磨损后，未强化处理的试样的累计磨损失重是冲击处理试样 1. 4 倍，强化层磨损机理以磨粒磨 损和粘结磨损为主。

为企业、研究机构、高校、研究人员提供喷丸工艺实验代工服务，提供喷丸表面处理工艺研究、喷丸试验、零件试喷，喷丸可行性验证服务，出具喷丸工艺研究、喷丸作业书、喷丸结果分析报告等书面报告。

为研究柱面零件喷丸强化残余应力场的分布规律，应用 ABAQUS 软件模拟了单粒球 形弹丸冲击柱面曲线轮廓零件靶体过程。接触碰撞数值模拟采用动态接触对惩罚函数法，计算方 法采用中心差分时间显式算法，模型加载模式采用弹丸速度加载，模拟获得了喷丸强化残余应力场 和位移场的分布规律。柱面靶体喷丸时，靶体表面产生的周向残余压应力和轴向残余压应力不等， 且表面周向残余压应力略小于表面轴向残余压应力; 靶体上产生的最大周向残余压应力和最大轴 向残余压应力出现在距靶体表面相同深度位置，但最大周向残余压应力略小于最大轴向残余压应 力，而周向残余压应力层深度略大于轴向残余压应力层深度。

采用增压喷丸方式对 45 钢进行表面处理，在材料表面制得纳米结构表层，利用 SEM、TEM、 XRD 等 方法对纳米结构表层进行了观察与分析，采用盘-销式摩擦磨损试验机研究了纳米化前后表面的磨损性能。 结果 表明:增压喷丸使 45 刚表面发生严重的塑性变形，变形厚度约 30 μm，表层纳米晶尺寸约 65 nm，硬度比基体提 高 2 倍;在低载油润滑条件下 45 钢表面纳米化后表现出优异的耐磨性能。

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高能喷丸技术对工业纯钛进行了表面纳米化处理，分析了表层组织和表层硬度，并通过与普 通喷丸的对比实验，研究了两种喷丸方法对工业纯钛疲劳性能的影响。结果得出，高能喷丸使表层组织 明显细化，得到了无明显特征的强烈塑性变形组织，表层硬度明显提高。但高能喷丸并没有使疲劳强度 大幅度提高，甚至低于传统喷丸。断口分析中发现，在高能喷丸疲劳断口裂纹源处，能看到由于喷丸不 当造成的表面深坑和微裂纹等表面机械损伤，这可能是高能喷丸表面纳米化比传统喷丸没有表现出更高疲劳强度的原因。

采用 100%和 300%覆盖率喷丸方法对 TC4 钛合金表面进行强化，分析了表面覆盖率和热暴露温度对合金表面残余应力场和 半高宽的影响。 结果表明:喷丸后，较高的覆盖率可以提高残余压应力的数值、深度及半高宽数值;经过 200 °C ×1 h 热暴露后，覆 盖率为 100%和 300%喷丸的钛合金表面残余应力场和半高宽分布基本一致，说明覆盖率偏高对于残余应力场的热稳定性有不利 影响;经过 500 °C ×1 h 热暴露后，覆盖率为 100%和 300%喷丸的钛合金表面残余应力场均松弛殆尽，说明热暴露温度对残余应力 具有重要影响，而表面层半高宽仍高于基体，说明喷丸产生的塑性形变强化效果仍可能存在。

为 了提 高发 动机 叶片的使 用寿命 ，延迟裂纹的萌生 ，通 常对其采 用喷丸强化处理。本 文概括 了发动 机叶片喷丸强化研究的意义和必要性，介绍了叶片喷丸强化的工艺参数，重点阐述了发动机叶片喷丸强化设备的 研 究，并对发动机叶 片喷丸设备的应用做 了总结。

对 TCl钛合金进行 了不 同液体喷丸工艺试验 ，分别 应用三点弯 曲高频疲 劳试 验和 x射线应力分 析 系统测试了材料的疲劳性能及表面残余应力分布，研究了不同喷丸工艺对疲劳性能和表面残余应力的影响。 结 果 表 明 ，一 定 范 围 内 ，喷 丸 压 力 越 大 ，表 面 残 余 应 力 越 高 ，疲 劳 极 限 越 高 。 但 喷 丸 压 力 增 加 到 一 定 限 度 时 ，疲 劳强度下降 。喷丸饱 和时间及 喷丸角度对表面残余应力和疲劳极限影响较小 。