曲軸（zhóu）加工過程（chéng）中的拋丸機強化（huà）技術

拋丸強化技術（shù）的應用可有效（xiào）改（gǎi）善和提高汽車關鍵部件的抗（kàng）疲勞壽命和耐腐蝕（shí）性能。目前，全球很多（duō）著名的汽車整車廠商和零部件製造商都已將強化列入標準的生產工藝（yì）流程中，同時，強化設（shè）備也與其他製（zhì）造設（shè）備一樣（yàng）形成了完整的現代製造流（liú）水線。本文（wén）由青島鑄造機械廠整理。

隨著拋丸強（qiáng）化技術的不斷發展，其在汽車製造領域用於改善（shàn）和提高汽（qì）車關（guān）鍵部（bù）件的抗疲勞壽命越來越成為人們關注的重點，並且在轎車、卡車、摩托車等設（shè）計的較初就對其進行了充分考慮（lǜ）和重視。目前，大部分發動機（jī）零件的設計中都會有噴/拋丸強化技術和工藝的應用，包括：曲軸 (去氧化皮和強化)、連杆(強化)、傳動齒輪（lún）和其他軸（zhóu）類零件（jiàn），齒圈（quān）、活塞，太陽（yáng）齒和行星齒以及板簧和圓簧等。大量的汽車零部件，無論是鑄/鍛件、壓鑄件，還是（shì）機械切削件（jiàn）、焊接件都需要利用不同類型的噴/拋（pāo）設備進行表麵處理，如去除氧化皮，去毛刺、清砂和清理（lǐ）其他表麵雜質。

有確鑿的數據證明：通過噴丸強化，能讓板簧的（de）抗疲（pí）勞壽命延長600%，傳動齒輪的抗（kàng）疲勞壽命延長1500%，曲軸的抗疲勞壽命延長900%。有效提高（gāo）零部件的抗疲勞性能和耐腐蝕性能，對其使用（yòng）壽（shòu）命和使用安全性具有重大的意義。依靠（kào）噴丸強化技術，零件可設（shè）計（jì）地更（gèng）輕巧，一些原來因工藝規格要求不（bú）得不（bú）使用昂貴材質的零件現在也可替換使用（yòng）低價（jià）格材料，通（tōng）過噴丸強化工藝能夠達到同等甚至更（gèng）好的性能標準。

曲軸（zhóu）製造流程中的拋丸（wán）清理

作為製造流程（chéng）的一個環節，熱處理過的曲軸需要經由拋丸清理來去除表麵的熱氧化皮。曲軸被置於旋轉（zhuǎn）輥輪上，在滾（gǔn）動時，曲軸所有表（biǎo）麵被充分曝露在多（duō）個拋頭拋射出的丸（wán）流下，多角（jiǎo）度的丸粒衝擊使曲軸的外表麵得到（dào）徹底清理（lǐ）。

曲軸的尺寸決定（dìng）了（le）選用拋（pāo）丸機的類（lèi）型。對（duì）於大（dà）的發動（dòng）機，曲（qǔ）軸尺寸可能大到φ762mm、長6096mm, 曲軸被置放於安裝在台車上的一（yī）組（zǔ）滾輪間。有（yǒu）幾種工作（zuò）方式，客戶可以根據自己廠房車間的實際情況選擇固定（dìng）拋頭，既（jì）可讓台（tái）車在拋頭下移動，也可固（gù）定台車，移動上方的拋頭。無論選擇哪種方式，安放在（zài）滾輪間的曲軸都是不停地旋（xuán）轉，使其各（gè）表麵都接受充分地拋（pāo）丸（wán）清理。

小一些的曲軸，如φ152～203mm、長914mm，通常是利用旋吊式拋丸機進行拋（pāo）丸清（qīng）理。曲軸被懸掛在一個吊鉤上，然後經懸鏈的轉（zhuǎn）動被送入安（ān）裝有多個拋（pāo）頭的拋丸室，進行拋丸清理。吊鉤在拋丸室裏旋轉，讓工（gōng）件（jiàn）充（chōng）分曝露在高速丸流（liú）下，邊（biān）旋轉邊通（tōng）過。其清理速度（dù）可達到250件（jiàn）/h，且（qiě）清理效果非常好。

雖然對流程控（kòng）製的要求不（bú）如強化那麽嚴苛，但現代的曲軸拋丸清理設備也通過對流程（chéng）參數的監控來保證（zhèng）清理質量。

曲軸的強化

由於曲軸在交變應力作用下工作（zuò），其軸頸麵變化轉接圓角處發生應（yīng）力疲勞和應變破壞的危險性極大。目前（qián），通過（guò）噴丸強化來改變（biàn）曲軸抗疲勞性能已在（zài）大範圍內得到（dào）普遍應用，且效果令人滿意。

傳統滾壓（yā）工藝（yì）的缺陷是，由於受曲軸加工工藝性的限製，各（gè）軸頸圓角很難與滾輪相吻合，

往往造（zào）成圓角的啃切現象，而且滾壓後的曲軸變形較大，效果不佳。噴（pēn）丸強（qiáng）化的（de）機理是（shì）利用嚴格控製（zhì）直徑並具有一定（dìng）強度（dù）的丸粒（lì），在高速氣流作用下，形成彈丸流（liú）並連續向曲軸金屬表麵噴射，就像用無（wú）數個小錘進行錘擊，使曲軸（zhóu）表麵產生極為強烈的塑性變形，形（xíng）成冷作（zuò）硬化層。簡（jiǎn）而言之，由於曲軸在（zài）加工中受各種機械切削力的作用，其表（biǎo）麵特別是曲軸截麵（miàn）變化轉接圓角處的（de）應力分布極不均勻，工作中又受交變應力作用（yòng），很容易（yì）產生應力腐蝕而使曲軸的疲勞壽命（mìng）降低。而噴丸（wán）強化工藝是通（tōng）過引入一個預壓應力來抵消零件在以後工作周期會受到的拉應力，從而提高工件抗疲勞性能和安全使用壽命。

對於噴丸強化過程，有兩個較關鍵的參數。一個是應力強度，這通常是采（cǎi）用“阿爾門試片”進（jìn）行強度（dù）檢測。多個試片固定在曲軸（zhóu）的不同表麵（miàn），特別是應力較集中的曲（qǔ）軸截麵變化轉接圓角處，一同進行噴丸，試片上產生的壓應力（lì）影響導致試片弓曲。曲（qǔ）率的擴大變化與丸料衝擊的能量（liàng）成比例。另一個確定噴（pēn）丸質量的主要參（cān）數是覆蓋率，這主要是指強化後表麵彈坑占（zhàn）據的麵積與總強化表麵的比值，該參數由曲（qǔ）軸的（de）設計（jì）工程師來定義，通常要（yào）求是在（zài）100%～200%，有些曲軸應（yīng）用可能要求覆蓋率高於200%。

根據曲（qǔ）軸的硬度和理想的導（dǎo）入壓應力強度，通常曲軸噴丸強化使用的丸粒硬度在50～55 HRC，大小在（zài）S 280～S 330 (0.7 mm～0.84 mm)。這樣產生在“阿爾門試片”上的強度範（fàn）圍約在0.008～0.010 C (0.025 on the A scale)。相較於拋丸（wán）清理（lǐ），噴丸強化（huà）的工藝參（cān）數監控更為嚴苛。就曲軸強化應（yīng）用而言，需要監控的參數包括:噴丸速度、噴丸強度（dù）、丸粒直徑、噴丸的（de）距離、強化的時間及覆蓋（gài）率。這些（xiē）參（cān）數中任意一個的變化，都會不同程度地影響曲（qǔ）軸表麵強化的效（xiào）果。

正確應用可控的噴丸強化技術，能使曲軸和其它在高載荷條件下工作的零件的疲勞（láo）強度得到大幅提（tí）高，從而大大延長（zhǎng）零件的抗疲勞壽命（mìng）。先進、精密的（de）帶電腦程控技術的噴丸設備能夠對噴丸流程進行嚴密監控，以確保（bǎo）噴丸質量的恒定性和可重複性。目前（qián），全球很多著名的汽車整車廠商和零部（bù）件製造商都已將強化列入標準的生產工藝（yì）流（liú）程中，強化設備也與其他製造設備一樣形（xíng）成了完整的現代製造流水（shuǐ）線（xiàn）