很早之前，一片汽車鋼板彈簧熱處理后，工匠們就會不斷地用錘子連續(xù)敲打、捶擊它。那時候工匠們并不清楚他們這么做的結(jié)果會讓板簧的使用壽命延長6倍，而現(xiàn)在，這一事實已被工程師們充分了解。

這一強(qiáng)化工藝技術(shù)同樣適用于圓柱螺旋彈簧（圓簧），扭桿，旨在不同程度提高和改善彈簧疲勞強(qiáng)度與應(yīng)力腐蝕斷裂強(qiáng)度。其他一些飛機(jī)和汽車零部件，如連桿、曲軸、搖臂、行星齒輪、齒輪圈、航空發(fā)動機(jī)葉片、起落架、傳動軸都將強(qiáng)化工序作為生產(chǎn)過程的必要步驟，且制定了嚴(yán)格的技術(shù)規(guī)范。先簡單解釋一下零件在強(qiáng)化后會發(fā)生哪些變化？

一、彈簧強(qiáng)化設(shè)備的發(fā)展

工業(yè)生產(chǎn)對于強(qiáng)化結(jié)果一致性和可重復(fù)性的要求越來越高，其重要程度不言而喻。強(qiáng)化設(shè)備中都加入了一些必要裝置來確保高質(zhì)量的工藝過程，如振動篩，用于篩選彈丸尺寸，保證丸粒大小一致均勻；拋頭的變頻馬達(dá)控制噴射速度；輸送鏈的速度控制器能調(diào)整噴射時間。

目前，更先進(jìn)的，程序更精密復(fù)雜、具有同步監(jiān)測控制功能的強(qiáng)化設(shè)備也已廣泛應(yīng)用于彈簧制造業(yè)，實現(xiàn)對工藝參數(shù)的實時監(jiān)測和結(jié)果顯示今天，“觸摸屏”和基于電腦的操作界面取代了原來的按鍵和指示燈。控制系統(tǒng)不僅能同步顯示各類監(jiān)測到的工藝參數(shù)，還能讓操作員自己編寫代相關(guān)參數(shù)的“程序”。 核力彈簧給這些程序編上唯一的代碼標(biāo)示，并存儲在系統(tǒng)里，便于以后取出使用。

為方便維修人員的日常維護(hù)和設(shè)備出錯時的問題解決，設(shè)備的控制系統(tǒng)還能提供一個指導(dǎo)圖示，列有機(jī)器里所有的或出口，并顯示它們目前情況。這樣便于維修人員快速找到出錯位置，并及時進(jìn)行矯正處理。最新的控制系統(tǒng)還能配合安全需要，讓不同職位的人，系統(tǒng)管理員、工程師、維護(hù)人員、操作員，有四級不同的機(jī)器控制權(quán)限。

二、強(qiáng)化工藝的原理

強(qiáng)化工藝是利用高速運(yùn)動的彈丸流對金屬表面的沖擊而使表面產(chǎn)生循環(huán)塑性應(yīng)變層，由此導(dǎo)致該層的顯微組織發(fā)生有利的變化并使表層引入殘余壓應(yīng)力場。表層的顯微組織和殘余壓應(yīng)力場是提高金屬材料及其彈簧的疲勞斷裂和應(yīng)力腐蝕斷裂抗力的兩個強(qiáng)化因素，以提高彈簧的可靠性和耐久性。

強(qiáng)化是個“冷處理”工藝，有別于金屬零件在高溫下的熱加工處理。壓應(yīng)力層通常延伸到材料表面下0.005”到0.030”深處。如有必要，也可通過改變工藝參數(shù)，如丸料尺寸、噴/拋射速度、噴/拋射角度、噴/拋射時間等來將壓應(yīng)力層延伸深度增大。

評估強(qiáng)化效果的兩個重要參數(shù)是強(qiáng)度和覆蓋率。覆蓋率（100%、200%或更大）主要是依靠目測，而強(qiáng)度則需用代表性的彈簧鋼試片進(jìn)行測量（即阿爾門試片）

1、強(qiáng)度測量

零件校對工具（PVT）， 設(shè)計用來將試片固定于一些特定位置，在這些位置的試片可模擬零件有強(qiáng)度要求且必須進(jìn)行強(qiáng)度檢測的區(qū)域位置。根據(jù)不同應(yīng)用，強(qiáng)度范圍從0.015 - 0.030 （在‘A’等級上）。

2、彈簧強(qiáng)化設(shè)備類型

彈簧強(qiáng)化設(shè)備可分為兩種類型：

--- 離心式葉片拋丸強(qiáng)化設(shè)備；

--- 氣動噴嘴式噴丸強(qiáng)化設(shè)備；

前周的優(yōu)點(diǎn)是速度快、產(chǎn)量高，比較適用于板簧、圓簧等產(chǎn)能要求高的零件之強(qiáng)化處理，它能在較短的時間里拋射到更多的區(qū)域，以及讓被噴部位更快達(dá)到飽和強(qiáng)度。

·一種連續(xù)鏈?zhǔn)捷斔拖到y(tǒng)的拋丸強(qiáng)化設(shè)備適用于板簧強(qiáng)化，多個拋頭對準(zhǔn)板簧的上表面，及左右側(cè)面進(jìn)行拋射；

·一種帶指軸的連續(xù)通過式拋丸強(qiáng)化設(shè)備適用于圓簧強(qiáng)化，在拋丸室里有一個旋轉(zhuǎn)輥輪，帶動圓簧邊旋轉(zhuǎn)變通過，在此過程中，多個拋頭對準(zhǔn)其進(jìn)行拋丸強(qiáng)化。

·尺寸相對較小的彈簧，如用于發(fā)動機(jī)閥門的氣門彈簧，適合用履帶式拋丸設(shè)備進(jìn)行強(qiáng)化處理；

·扭桿亦適合用連續(xù)通過式的設(shè)備進(jìn)行強(qiáng)化；

3、工藝參數(shù)

無論哪種強(qiáng)化技術(shù)，目的都是要取得一個持續(xù)恒定、可重復(fù)的強(qiáng)化強(qiáng)度。因此，必須了解工藝過程中，哪些關(guān)鍵變量會影響到最后的強(qiáng)化結(jié)果，包括：

以上這些工藝變量都會影響強(qiáng)化最終效果：

·拋頭直徑?jīng)Q定了鋼丸介質(zhì)被一定角度拋射出去時的速度。在同樣的拋頭轉(zhuǎn)速下，直徑為17.5”的拋頭產(chǎn)生的鋼丸拋射速度大于直徑為14”的拋頭，因而產(chǎn)生的強(qiáng)化強(qiáng)度也更高。

·拋頭的馬力決定了單位時間內(nèi)被打出去的鋼丸數(shù)量；

·拋頭是由變頻機(jī)直接驅(qū)動的，通過改變電機(jī)的頻率可以改變拋頭的轉(zhuǎn)速，從而改變鋼丸拋出的初速度。

·拋頭通常都被固定在拋丸室的特定位置，但可以通過調(diào)整定向套的位置，來改變拋射方向。定向套的位置最終決定了鋼丸被拋頭拋射出去的角度

4、其他影響噴丸強(qiáng)化結(jié)果的工藝參數(shù)包括：

·鋼丸的流量

·鋼丸的尺寸

·尺寸的一致性

丸料的流量是由一個專門的流量控制閥控制。在拋丸強(qiáng)化設(shè)備中，該控制閥是安裝在拋頭進(jìn)料區(qū)，通過調(diào)節(jié)流量控制閥的開口來調(diào)整經(jīng)過該閥進(jìn)入拋頭的鋼丸流量；在噴丸強(qiáng)化設(shè)備中，丸料控制閥安裝在壓力罐出口區(qū)。

一個振動篩對丸料進(jìn)行過濾，篩選出合格尺寸的丸料，確保強(qiáng)化過程中所用的鋼丸尺寸一致，從而達(dá)到穩(wěn)定的強(qiáng)化效果。

鋼丸（或切絲）的尺寸，會直接影響覆蓋率和強(qiáng)化時間。

一般規(guī)律是，·鋼丸直徑小，工件表面產(chǎn)生的殘余應(yīng)力較高，但強(qiáng)化層較淺；

·鋼丸直徑大，工件表面產(chǎn)生的殘余應(yīng)力較低，但強(qiáng)化層較深；

5、圓簧強(qiáng)化

圓簧，由于其螺旋幾何形狀，因以對其的強(qiáng)化作業(yè)要比平表面的板簧強(qiáng)化困難些。另外，還必須嚴(yán)格評估圓簧橫切面的強(qiáng)化效果，從而充分了解圓簧抗疲勞斷裂的抗力大小。

圓簧被一個個單獨(dú)地經(jīng)一連續(xù)輸送鏈系統(tǒng)送入拋丸室，拋丸室內(nèi)裝有一組平行輥道，強(qiáng)化的同時，輥道不停滾動，帶動圓簧邊旋轉(zhuǎn)邊前行。這樣旋轉(zhuǎn)的通過方式能讓高速丸流通過圓簧各個環(huán)圈間，打到里圈的金屬表面上，那里恰恰是圓簧應(yīng)力最集中的部位。

對于產(chǎn)能要求高的應(yīng)用，可選擇一種能同時噴兩個圓簧的強(qiáng)化設(shè)備。最新的研發(fā)結(jié)果，是在原來拋丸強(qiáng)化設(shè)備基礎(chǔ)上，結(jié)合入多個噴嘴，用于對圓簧特定區(qū)域（應(yīng)力集中取悅）更目標(biāo)明確、火力集中的噴丸處理。

6、板簧強(qiáng)化

可利用一種連續(xù)通過式拋丸強(qiáng)化設(shè)備對板簧進(jìn)行一個接一個單獨(dú)的強(qiáng)化處理，讓板簧幾何凹面曝露在高速丸流下。典型的機(jī)型是包括一個拋頭用于拋射板簧頂部，側(cè)邊裝一個拋頭，同時噴板簧左右側(cè)面。

這套標(biāo)準(zhǔn)款板簧強(qiáng)化設(shè)備的通過速度是10英尺/分鐘，如需要更高的產(chǎn)速，則可增加拋頭數(shù)量，調(diào)節(jié)電機(jī)頻率。

在工作條件下，板簧會重復(fù)受到單向彎曲應(yīng)力影響，因此有時是被應(yīng)力強(qiáng)化的。在強(qiáng)化過程中，就模擬板簧在以后使用過程中會受到“應(yīng)力強(qiáng)化”的情況，讓它在承受負(fù)荷的方向上施與一個“靜態(tài)應(yīng)力”的同時，對其進(jìn)行噴丸強(qiáng)化。強(qiáng)化完畢后，釋放該外加的靜態(tài)應(yīng)力。實驗證明，應(yīng)力強(qiáng)化比常規(guī)強(qiáng)化能更進(jìn)一步延長板簧的使用壽命。

7、扭桿強(qiáng)化

扭桿強(qiáng)化是將扭桿置于一個斜輥式輸送帶上，一個一個單獨(dú)邊旋轉(zhuǎn)邊通過拋丸室，用一個帶變頻電機(jī)的拋頭對其進(jìn)行噴射強(qiáng)化。

8、氣門彈簧

小型的彈簧，如用于發(fā)動機(jī)閥門的氣門彈簧適用于履帶式的強(qiáng)化設(shè)備。將一片阿爾門試片與帶處理的彈簧零件一起放入履帶式拋丸機(jī)里，強(qiáng)化結(jié)束后，取出阿爾門試片，根據(jù)測量出的強(qiáng)度值就可知道零件受到的強(qiáng)化強(qiáng)度彈簧強(qiáng)化已是一種高可控性工藝技術(shù)。彈簧制造商和彈簧強(qiáng)化設(shè)備的供應(yīng)商們都意識到，這類強(qiáng)化過程像其他精密制造一樣，對工藝的一致性、可重復(fù)性和質(zhì)量要求越來越高。彈簧技術(shù)的發(fā)展不僅僅局限于強(qiáng)化設(shè)備的機(jī)械性能上，對系統(tǒng)能提供同步監(jiān)測、顯示、記錄和其他功能的期待也逐日增加，旨在提高彈簧強(qiáng)化的效果和精確度。