超声喷丸专题知识专家讲座

超声喷丸技术超声喷丸专题知识专家讲座第1页喷丸过程中，大量高速弹丸喷射到工件表面，其作用如无数个小锤锤击金属表面，使受喷材料表面金属围绕每个弹丸向四面延伸，金属延伸超出材料屈服极限，产生塑性变形，形成压坑。但表层材料延伸又为内部材料所牵制，因而在工件内部产生内应力。传统喷丸技术超声喷丸专题知识专家讲座第2页喷丸处理，可在金属零件表面造成一定层深应变强化层和残余压应力层,能阻止或延缓应力腐蚀，同时也能起到强化金属材料、组织裂纹在受压区扩展作用。不过传统机械喷丸丸力冲击力大小有限，其产生残余应力深度也是有限，而且表面产生凹痕比较深，这时金属表面相当粗糙，有时达不到工业生产及安全使用要求。传统喷丸技术主要不足超声喷丸专题知识专家讲座第3页（1）更大残余压应力

（2）表面粗糙度好。（3）丸粒用量少。超声喷丸强化技术特点

(4)较深硬化层深度。超声喷丸专题知识专家讲座第4页（1）超声喷丸比传统机械喷丸方式能产生更大残余压应力。超声喷丸处理所形成压缩残余应力最大值为217．3MPa，而普通喷丸形成压缩残余应力最大值为164．7MPa，与普通喷丸相比，超声喷丸形成最大压缩残余应力增大了31．9％。残余应力超声喷丸专题知识专家讲座第5页表面粗糙度

超声喷丸强化工件表面粗糙度好。工件在传统喷丸设备上进行强力喷丸时，采取丸粒尺寸通常较小，而喷射速度高，而且工艺过程中伴随丸粒本身破碎，这些都造成工件表面粗糙度较大，而较大零件表面粗糙度又轻易引发疲劳破坏、应力腐蚀等，最终使喷丸强化效果大幅降低。超声喷丸设备使用丸粒与传统方式不一样，喷射介质除传统形状丸粒外还有两端为不一样曲率半径喷针。丸粒材质普通选取硬度较高钨碳钢或轴承钢等，丸粒尺寸稍大，丸粒圆度和表面光洁度要求也更高。在喷丸室内丸粒速度方向随机，而且速度要小于传统丸粒，这些原因都使喷丸处理后工件表面粗糙度值下降超声喷丸专题知识专家讲座第6页丸粒用量少，可屡次循环利用，工艺参数少，轻易控制。传统喷丸设备更换丸粒需要30min左右时间，而超声喷丸设备只需要五分钟，而且设备无需丸粒分离装置。在超声喷丸强化过程中包括参数有处理时间、丸粒量、工具头振幅、工件移动或转动速度，受控原因少且进行能够准确控制丸粒用量少超声喷丸专题知识专家讲座第7页

超声喷丸强化形成硬化层深度要比机械喷丸强化形成硬化层深。超声喷丸专题知识专家讲座第8页超声喷丸成形技术特点

(1)可实现较厚板材成形。超声喷丸成形技术利用超声喷丸成形技术在厚度大于15mm厚板上也可成形类似曲线，而传统机械喷丸成形则因板材太厚而不能有效成形。(2)能实现工件复杂形状成形且成形曲率大。在超声喷丸成形过程中，由超声波转化来机械能产生冲击载荷压力远远大于其它喷丸方式所产生冲击载荷压力，所以超声喷丸成形金属板料成形曲率远比其它喷丸方式大。超声喷丸专题知识专家讲座第9页(3)操作简便易控制。在超声喷丸成形过程中，能够经过调整超声波发生器频率、更换磁头或撞针在材料表面冲击次数来控制金属板料表面残余应力大小和深度。(4)成形后材料综合性能较其它喷丸成形好。与其它喷丸成形相比，超声喷丸强化工件表面粗糙度好。另外超声喷丸成形时产生残余压应力是传统喷丸及激光喷丸数倍，可对板料起到更加好强化作用。(5)无污染。当前喷丸应用较多是干式喷丸法，因为丸粒大量破碎，工作现场粉尘污染严重，严重影响了工作人员身体健康，这一缺点一直是困扰喷丸设备使用者主要问题，而超声喷丸成形是无污染制造技术，撞针材质是硬质合金钢，不易发生破损，普通不需要清理。超声喷丸专题知识专家讲座第10页超声喷丸技术作为先进制造技术，含有辽阔应用前景，不论是航空制造业飞机机翼制造，国防工业中军队武器防腐处理，还是船舶和汽车制造业部件强度提升，都将用到超声喷丸，因为超声喷丸能够取得比传统喷丸更深残余压应力层，且残余压应力数值也更大，同时