[發明專利]一種用于提高超高強度鋼零件表面粗糙度的噴丸方法

在審

• 申請號: 201510548587.4
• 申請日: 2015-08-31
• 公開（公告）號: CN105132654A
• 公開（公告）日: 2015-12-09
• 發明（設計）人: 王強;羅學昆;王欣;宋穎剛;湯智慧
• 申請（專利權）人: 中國航空工業集團公司北京航空材料研究院
• 主分類號: C21D7/06
• 分類號: C21D7/06
• 代理公司: 中國航空專利中心 11008
• 代理人: 李建英

技術領域

本發明屬于材料表面處理技術，涉及一種用于提高超高強度鋼零件表面粗糙度的噴丸方法。

背景技術

由于高強度結構件多以疲勞方式發生失效，因此對疲勞性能的要求較高。先進結構材料強度越來越高，但隨之而來的是其應力集中敏感度高，其疲勞強度隨Kt值的提高大幅度下降。并且零件疲勞裂紋多萌生于應力集中部位。

機械加工零件表面往往留下較深的加工刀痕，尤其是一些加工難度大，結構復雜的零件或部位，如內腔、異型面等加工成形后肉眼看見顯著的加工刀痕。失效分析表明，零件發生疲勞斷裂，裂紋源往往萌生在這些加工刀痕的地方，這是由于加工刀痕相當于在零件表面的微小缺口，這些缺口雖然深度不大，但是寬度卻很窄，從力學角度分析，在外載作用下這些小缺口將會引發較大的應力集中。噴丸可以改變表面形貌，同時在材料表面造成應變硬化，因此可以使用噴丸方法改變零件原始加工形貌，從而提高其表面粗糙度。超高強度鋼材料加工強度鋼，硬度大，飛機起落架等超高強度鋼零件結構復雜，其深內腔，R圓角等結構加工難度大，難以保證較好的加工表面粗糙度，傳統方法主要是采用砂輪打磨的方法進行二次加工提高粗糙度，但這種方法不易于控制加工質量和材料去除尺寸，容易造成零件表面損傷和尺寸超差。

發明內容

本發明針對超高強度鋼加工難度大，加工表面粗糙度低的問題，提出一種用于提高超高強度鋼零件表面粗糙度的噴丸方法。利用噴丸表面塑性流動規律與噴丸應變硬化規律，使用表面噴丸的方法，提高表面粗糙度的新方法。

本發明的技術解決方案是，

第一步：采用直徑為Φa的陶瓷彈丸，噴丸強度為0.25A，噴丸覆蓋率為100％；

第二步：采用直徑為0.5×Φa的陶瓷彈丸，噴丸強度為0.20A，噴丸覆蓋率為200％；

第三步：采用直徑為0.25×Φa的陶瓷彈丸，噴丸強度為0.10A，噴丸覆蓋率為400％。

本發明具有的優點和有益效果，本發明是在金屬零件在噴丸過程中，根據材料表面塑性變形和應變硬化的規律，隨著噴丸參數的不斷改變，表面粗糙度隨著不斷提高的技術。本發明是利用超高強度鋼噴丸表面形貌改變和應變硬化規律，采用合適的噴丸參數，分步驟進行噴丸，提高超高強度鋼表面粗糙度。

本發明在提高表面粗糙度的同時，還可以引入對疲勞性能有利的殘余壓應力場，兼顧提高表面粗糙度和提高疲勞性能的作用。表面質量一致性好，效果穩定可靠；本發明工藝可達性強，零件結構限制小，特別適合處理深內腔，小尺寸溝槽等機械加工難以處理的部位。

具體實施方式

本發明通過以下技術方案實現，包括如下步驟:

第一步：采用直徑Φa相當的陶瓷彈丸，噴丸強度為0.25A，噴丸覆蓋率為100％；

第二步：采用直徑為前次使用陶瓷彈丸直徑Φa的1/2的陶瓷彈丸，噴丸強度為0.20A，噴丸覆蓋率為200％；

第三步：采用直徑為前次使用陶瓷彈丸直徑的Φa1/4的陶瓷彈丸，噴丸強度為0.10A，噴丸覆蓋率為400％。

實施例1

本實例的試驗材料：23Co14Ni12Cr3MoE(A-100)超高強度鋼，試樣車削加工表面粗糙度Ra值為3.2μm。

第一步：采用直徑為0.6mm的陶瓷彈丸，噴丸強度為0.25A，噴丸覆蓋率為100％，噴丸后表面粗糙度值Ra為2.2μm；

第二步：采用直徑為0.3mm的陶瓷彈丸，噴丸強度為0.20A，噴丸覆蓋率為200％，噴丸后表面粗糙度值Ra為1.4μm；

第三步：采用直徑為0.15mm的陶瓷彈丸，噴丸強度為0.10A，噴丸覆蓋率為400％，噴丸后表面粗糙度值Ra為1.0μm。

實施例2

本實例的試驗材料：40CrNi2Si2MoVA(300M)超高強度鋼，試樣車削加工表面粗糙度Ra值為6.0μm。

第一步：采用直徑為0.6mm的陶瓷彈丸，噴丸強度為0.25A，噴丸覆蓋率為100％，噴丸后表面粗糙度值Ra為3.5μm；

第二步：采用直徑為0.3mm的陶瓷彈丸，噴丸強度為0.20A，噴丸覆蓋率為200％，噴丸后表面粗糙度值Ra為2.3μm；

第三步：采用直徑為0.15mm的陶瓷彈丸，噴丸強度為0.10A，噴丸覆蓋率為400％，噴丸后表面粗糙度值Ra為1.5μm。