彈簧噴丸質量的檢測
為了提高彈簧的疲勞壽命,在彈簧制造中廣泛采用噴丸工藝。如第5章所述影響噴丸質量的工藝參數較多,如彈丸的直徑、拋射速度和角度、流量、時間等,而這些工藝參數之間又相互影響,關系比較復雜。因此確定噴丸質量的根本方法是檢測彈簧的疲勞壽命。但由于彈簧的疲勞試驗很不經濟,所以采用如下彈簧噴丸質量的檢測方法。
(1)標準試片法 這種方法是測量彈丸流的特性,將夾具試片夾在夾具上,與彈簧一起置于彈流中噴射,噴射后,從夾具上取下試片。由于試片一面受彈丸的噴射,另面沒有受到噴射而產生撓曲,彎曲的方向是受噴射一面凸起,以彎曲程度來度量彈丸流性質。
1)標準試片又稱阿爾曼(Almen)試片,是用70號彈簧鋼制成,共有三種尺寸規格,其符號分別為N、A、C。三種試片的主要技術規格應符合表7-25中的要求,其他技術條件應符合GSB A69001的要求。A型試片適用于中強度范圍,N型試片適用于低強度范圍,C型試片適用于高強度范圍。彈簧多用A型試片。
2)試片夾具采用結構鋼制造,硬度應大于55HRC,夾具有兩種規格可供選擇。
3)試片弧高度的測量。試片的弧高度可采用量規來測量。在測量時,將試片未噴丸的那面(即光滑的凹面)對著量規的測量表觸頭,這樣可以消除由于受噴射表面粗糙的影響,弧高是指凹面中心點至量規上四個小鋼球構成的平面之間的距離,四個小鋼球位于一個矩形平面的四個角上。經常采用的量規,四個小鋼球位于15.5mm x31.6mm 矩形平面的四個角上。
4)弧高度曲線和噴丸強度
在其他的噴丸強化工藝參數不變的條件下,同一類型的試片分別各自接受不同時間的噴丸,獲得一組弧高度值于隨噴丸時間t(或噴丸次數)變化的數據,由這組數據在弧高值-時間坐標上繪制出的曲線,叫做弧高度曲線。
任何一組工藝參數下的弧高度曲線上只存在一個飽和點,過此飽和點弧高度值隨噴丸時間增加而緩慢增高。在一倍于飽和點的噴丸時間下,弧高值的增量不超過飽和點處弧高值的10%,飽和點處的弧高值就定義為該組工藝參數的噴丸強度。如用A試片進行試驗,噴丸后測得弧高度為0.45mm,則噴丸強度為0.45Amm,
(2)覆蓋率檢測法 這種方法主要用來檢查彈簧暴露于噴射彈丸流下的狀況。將噴過丸的彈簧或試片置于金相顯微鏡或工具顯微鏡下照相,測量出噴丸彈坑的面積(或未噴到的面積),從而得覆蓋率。
重復次數較少時,覆蓋率上升較快,次數較多時,覆蓋率上升緩慢。由此說明,在一定的時間內覆蓋率已經飽和。另外也可以看出,要覆蓋率達到 98%以上需要的時間是極長的,實際也無此必要。因此以 98%的數值定義為100%的覆蓋率(滿覆蓋率),而2倍于100%的覆蓋率的時間所達到的覆蓋率定義為200%的覆蓋率,并以此類推。
覆蓋率也可以與樣片比較來測定。用10倍放大鏡對照圖樣目測,作出判斷。
(3)噴丸強度和覆蓋率的調整有關噴丸強度的選擇可按圖樣要求進行。若彈簧圖樣對疲勞性能有明確規定,則所選噴丸強度以保證疲勞性能要求為原則。達到規定噴丸強度的工藝,需經試驗確定。若需要的噴丸強度為Q1,那么較合適的噴丸工藝G經T時間后可以達到;工藝B要極長的時間;工藝A則表示只需極短的時間就能達到,實際上此工藝的參數本身就難達到。
調整噴丸強度所使用的弧高度試片,當噴丸強度處在0.15 ~0.60Amm 范圍時,應采用A試片;當噴丸強度大于0.60Amm 時,則應采用C試片;當噴丸強度小于0.15Amm 時,采用N型試片。
試片夾具和弧高度測具應符合7的規定。
一般通用彈簧的噴丸強度應采用0.18C,但特殊規格的彈簧應根據具體情況另行選定。不同試片測得噴丸強度的換算。試片夾具分別固定在圖樣規定的各個噴丸部位的模擬件上。再把試片固定在夾具上。
把模擬件放入噴丸室內的彈簧工裝上,開動工裝的運轉機構并進行噴丸。卸下試片以非噴丸面為基準面測量其弧高值。卸下的噴丸試片不得再次使用。重新裝上新試片、進行噴丸并測量弧高度。用5~7片試片經不同時間(或噴丸次數)噴丸之后,獲得一條弧高度曲線。由該曲線確定噴丸強度。
當由以上步驟測得的噴丸強度高于或低于圖樣規定值時,則應調整工藝參數(如彈丸速度等),直至達到圖樣規定值為止。
在達到圖樣規定的噴丸強度條件下,當彈簧的硬度低于或等于試片的硬度時,該彈簧的表面覆蓋率能夠達到100%;但零件的硬度高于試片的硬度時,則零件的覆蓋率低于100%。零件表面達到100%覆蓋率所需的時間并不等于達到 50%覆蓋率所需時間的2倍。若在1min 內達到 50%則下一個1min 只能使剩下的50%面積獲得50%的覆蓋率,即達到總覆蓋率為50% +25% =75%。可以按相關公式計算經n次噴丸后的表面覆蓋率。
彈簧模擬件是用來調整噴丸強化工藝參數的,同時也是用來檢驗和控制彈簧噴丸強化質量的工具。應能滿足以下要求:
a)以實際彈簧零件作為模擬件,或另外加工彈簧的模擬件;
b)模擬件應在與彈簧實際生產的相同條件下接受處理;
c)模擬件上固定弧高試片的位置與數目應滿足圖樣規定的要求。
通過模擬件的試驗,只有當模擬件上獲得的噴丸強度達到彈簧圖樣上規定的要求時方可對彈簧進行噴丸生產。