喷丸强化 - 应对高强度板簧失效之有效措施

弹簧在服役过程中主要作用是缓冲、减震、储能、联接、密封及传递力和力矩等，汽车为弹簧的主要应用产业，其中又以板簧的应用量最大。目前，在国外工业化国家已经比较普遍地采用了由一片或两三片纵向变截面弹簧组成的少片板簧来代替传统的纵向等截面多片板簧。由于少片簧在设计上具有片数少、重量轻、平顺性好等优点，能实现汽车轻量化和提高整车性能，已逐渐在国内汽车上采用。由于少片簧的设计应力比传统的多片簧明显增大，多片簧设计应力通常不超过900MPa，而少片簧的设计应力则达到1100MPa。因此，如果通过改进少片簧生产的关键工艺，以进一步提高少片簧的疲劳寿命和稳定性，成为新的课题。根据国内外前50大汽车弹簧零部件制造商的调查，喷丸强化已被认为是目前提高板簧疲劳强度和确保疲劳寿命指标稳定之最经济有效的措施。

引起弹簧早期失效的原因各不相同，无论机加工原因和热处理因素，造成弹簧韧性差、硬度不理想、强度低还是过热缺陷组织，强化都是一道有效且关键补救工艺，实践证明正确的强化能大幅度提高零件疲劳寿命。

维尔贝莱特（集团）特殊设计的板簧应力强化设备，是利用一种连续通过式抛丸强化设备对板簧进行一个接一个单独的强化处理，让板簧几何凹面曝露在高速丸流下。典型的机型是包括一个抛头用于抛射板簧顶部，侧边装一个抛头，同时喷板簧左右侧面。

这套标准款板簧强化设备的通过速度是10英尺/分钟，如需要更高的产速，则可增加抛头数量，调节电机频率。在工作条件下，板簧会重复受到单向弯曲应力影响，因此有时是被应力强化的。在强化过程中，就模拟板簧在以后使用过程中会受到“应力强化”的情况，让它在承受负荷的方向上施与一个“静态应力”的同时，对其进行喷丸强化。强化完毕后，释放该外加的静态应力。实验证明，应力强化比常规强化能更进一步延长板簧的使用寿命。

强化工艺的可控性、可重复性和强化结果的恒定性是评判一套强化设备的关键因素。它是一种高度量化的工艺，由零件设计工程师根据预期获得的疲劳寿命，确认特定参数指标，如强度、覆盖率、甚至使用丸料的尺寸、硬度、喷嘴角度、丸流喷射速度等。强度可利用阿尔门试片来测得并相应画出饱和曲线图；覆盖率则通过X衍射仪来获得；丸料尺寸的控制就要求高质量的丸料筛选和过滤系统，以确保介质尺寸的均匀一致；丸流的喷射速度和强度是经由压缩空气压力的调节来实现精确控制；所有的控制都通过一个闭环式回报系统进行同步监测和报告。

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