喷丸强化
表面被微小的钢丸敲打，使其处于受压状态
喷丸强化用几百万个微小的丸粒喷射金属表面，每个丸粒留下一个小凹坑。这些凹坑一起使外层表皮受到挤压（处于压应力），这让疲劳裂纹更难萌生和扩展。汽车弹簧、齿轮和喷气发动机零件因此耐用得多。
工作原理
用丸粒喷射表面。 丸粒（钢、玻璃或陶瓷的小圆球，通常零点几毫米到约 1 mm）由压缩空气喷射，或由旋转的叶轮抛出。必须保持原样的区域会被遮蔽。
每个丸粒都在表面砸出一个凹坑。 撞击时，丸粒把金属推开，像一次微小的锤击，把一薄层表面向侧面拉伸。
表皮最终处于受挤压状态。 下面未被拉伸的金属拽住被拉伸的表皮，使它处于压应力状态，深度通常为零点几毫米。疲劳裂纹（在反复载荷下一点点扩展的裂纹）需要拉应力才能张开，所以在这里很难萌生。
检查强度和覆盖率。 一片阿尔门试片（标准的薄钢片）与零件一起喷丸；它弯曲的程度衡量喷丸强度。检验员还会检查覆盖率，即表面被凹坑覆盖的比例，通常为 100 % 或更多。
关键数据
- 材料
- 钢、铝和钛合金、镍基高温合金；丸粒为铸钢丸、切丝丸、玻璃丸或陶瓷丸
- 典型零件
- 弹簧、齿轮、曲轴、连杆、涡轮叶片和盘、起落架、焊接接头
- 零件尺寸
- 从小弹簧到飞机机翼蒙皮，受设备或机器人臂展限制
- 精度
- 形状几乎不变；薄零件可能略微弯曲，喷丸成形正是有意利用这一点
- 表面质量
- 均匀的凹坑，哑光，比之前略粗糙
- 适合的批量
- 从单个航空航天零件到自动线上的几百万个弹簧
- 模具与设备成本
- 喷丸柜几万美元起；机器人化、计算机控制的工作站要几十万美元或更多
- 速度
- 每件几秒到几分钟，取决于尺寸和要求的覆盖率
优点与局限
优点
- 弹簧和齿轮的疲劳寿命往往能延长好几倍
- 与重新设计零件相比，便宜又快
- 还能抵抗应力腐蚀开裂
- 可用于成品零件，包括焊缝
局限
- 如果之后表面被磨掉或加热过度，效果就会丧失
- 表面变得略微粗糙、哑光
- 薄的或脆弱的零件可能变形
- 需要仔细控制（强度、覆盖率）才可靠
应用领域
- 汽车悬架螺旋弹簧、板簧、齿轮、曲轴、连杆
- 航空航天起落架、涡轮叶片和盘、机翼蒙皮（喷丸成形）
- 能源涡轮零件、焊接管道和压力容器
- 工业齿轮、轴、钻杆、焊接结构
- 医疗一些骨科植入物
如何识别
- 由无数微小重叠的凹坑构成的均匀缎面哑光表面。
- 常见于螺旋弹簧、齿根和连杆，通常在涂层下面。
- 锐边看起来略带圆角，表面摸起来微微粗糙。
对比
喷砂（磨料清理）用锋利的砂粒清理或粗化表面；喷丸则用圆形丸粒使表面受压。
表面渗碳淬硬与渗氮12.2同样强化表面，但是通过热来改变其化学成分。激光冲击成形4.10用激光驱动的冲击波代替丸粒，主要用来弯曲薄金属。观看
Vapor Honing Technologies · 为初学者讲解喷丸及其用途
Curtiss-Wright Corporation · 工业上如何控制强度和覆盖率
Newcomb Spring · 生产中正在喷丸的弹簧
FerroECOBlast · 机器人对喷气发动机零件喷丸
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- 维基百科：喷丸强化 — 原理、丸粒类型、阿尔门试片、覆盖率和用途
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记住
- 喷丸强化用微小的丸粒在表面砸出凹坑，使表皮处于受压状态。
- 受压的表皮能阻止疲劳裂纹萌生和扩展。
- 它改变的是性能，而不是形状，并用阿尔门试片来检验。
