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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,Fawer Automotive Parts Company Ltd,.,富奥 汽车零部件有限公司,两种丸粒对残余应力变化的影响,刘富强 郭云生惠恩栋,（富奥辽宁汽车弹簧有限公司）,摘要：,本文将材质为60Si2Mn弹簧钢经加工制成单片簧，按相同的工艺参数进行热处理，喷丸时分成两组。用残余应力测定仪测量其残余应力的变化情况。分析了喷丸过程中不同丸粒对残余应力的影响，为制定喷丸工艺提供了理论依据。结果表明：在相同的热处理条件下，不同丸粒对于弹簧的残余应力有一定的影响，细小均匀的研磨丸会对疲劳寿命有较为明显的提高。,关键词：,丸粒；残余应力,1前 言：随着国家节能减排政策的不断完善，汽车减重已成为必然。汽车钢板弹簧轻量化已是发展趋势。弹簧的轻量化的手段之一是弹簧设计应力的提高。同时要求疲劳强度提高，喷丸工艺对疲劳强度将产生重要影响，因此必须对喷丸工艺进行细致的研究。喷丸强度是研究的重点。（喷丸工序作为板簧加工的重要环节对其有着重要的影响）。喷丸强度通常采用弧高值法，即根据试片弧高值来测定的。这个方法的不足之处是不能精确测量深层的残余应力值。而对材料的疲劳寿命起决定性作用的恰恰是此表面层内的残余应力值。我们采用X射线应力分析仪，就丸粒对残余应力的影响进行了研究，初步探讨了不同丸粒对残余应力的影响。,2.试验材料及方法：,2.1试验材料,试样取自方大特钢生产的热轧弹簧钢，,规格：990mm，炉号：10104433，,表面脱碳层为:0.18mm。,表1实验材料的化学成分（质量分数%）,材质,60Si2Mn,执行标准,GB/T1222-2007,化学成分（,%,）,元素,C,Si,Mn,P,S,标准值,0.56-0.64,1.50-2.00,0.70-1.00,0.035,0.035,实测值,0.59,1.66,0.83,0.022,0.015,丸粒的基础条件：,表2,钢丸类别,冷拔钢丝切丸,研磨丸,材质,钢,钢,形状,圆柱,倒圆圆柱,直径（mm）,1.2,1.0,硬度（HRC）,49-52,50.2,2.2热处理工艺及喷丸工艺,实验设备,步进式高温加热炉；拘束式曲型淬火机；热风回火炉；HB-3000布式硬度计；喷丸机；X-350A型X射线应力测定仪。,实验工艺,采用2902010-56B付簧第五片：L1018，共计30片，在Y15-2快速光亮淬火油中进行淬火处理。选择500520进行回火，对每个试样进行布氏硬度测量。,对试样分成两组分别采用切丸与研磨丸进行普通喷丸，喷丸强度大于0.18C，进行残余应力测定。输送带速度4m/min，钢丸速度80 m/s，电流30A。,自由状态下喷丸，测喷丸强度、覆盖度及表面残余应力。,3.试验结果及分析,3.1簧片硬度,表 3,组别,回 火 硬 度 （HB）,第1组,430,433,442,446,427,平均值,436,427,439,439,407,439,449,439,430,446,430,第2组,436,417,436,439,407,平均值,424,417,436,436,417,417,427,430,427,427,421,3.2喷丸强度：0.19C,3.3覆盖度及表面残余应力,喷丸覆盖度图片,图 1,钢丝切丸喷丸覆盖度照片,研磨丸喷丸覆盖度照片,喷丸表面残余应力,试验条件：测量位置距中心孔100，四点测量：0、15、30、45，步距：0.1，时间：1min，高压：21KV，电流：5.0mA。,图2X射线衍射图,表4不同丸粒喷丸后的残余应力值,组别,表面残余应力（MPa）,第1组,-257,-282,-296,-249,-252,平均值,-284.3,-303,-287,-251,-315,-223,-263,-362,-324,-339,-262,第2组,-399,-404.5,-433.8,-354.8,-339.3,平均值,-390.9,-326,-399,-381.1,-442,-407.9,-360.9,-394.1,-438,-347,-435.4,不同丸粒喷丸对表面残余应力的影响,4分析讨论,4.1在相同的热处理工艺条件下，为取得更好的强化效果，应选择适当种类的丸粒。研磨丸较钢丝切丸可以获得较高的残余应力值。因此在现生产时，应严格控制新钢丸的比例并进行预打处理，以保证丸粒的尖角造成簧片表面产生微裂纹。,4.2影响钢板弹簧喷丸效果的因素很多，残余应力测量可以作为喷丸效果的判定，为工艺制定和质量检测提供依据。但簧片的硬度，丸粒的形状、硬度，喷丸机的喷射角度、速度、流量，喷射距离、喷丸时间等因素均对喷丸效果有较大影响，还需结合实际情况进行深入探讨。,4.3对于钢板弹簧，为获得更好的强化效果，在不断的提高喷丸覆盖率、喷丸强度及残余压应力的同时，要对喷丸参数进行合理的选择，残余应力由表层向材料内部逐渐扩展，但表层的组织在喷丸的作用下遭到了一定的损坏，粗糙度增加，可能产生微小裂纹使残余应力值有所降低。,4.4喷丸引入的表层残余压应力场在其后的疲劳加载过程中会发生松弛，是工件服役加载后表层材料剧烈塑性变形的结果。试样表层的位错密度迅速降低，一方面是由于在外载作用下一部分异号位错在运动中相互抵消；另一方面是由于晶体的大量滑移使位错首先在晶界等障碍物前塞积。当该处的应力达到断裂应力时，随即在塞积处形成一定数量的微裂纹，应力场被松弛，使工件表层造成损伤。因此，在钢板弹簧喷丸残余应力与疲劳失效机理的相关研究方面，仍有很多工作需要进一步深化。,
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