CN104245188B - 喷丸加工方法、喷丸加工评估方法以及喷丸加工评估组件结构 - Google Patents

Abstract

在试验喷丸步骤中，喷丸加工过程应用于其中形成有封闭端水冷却孔42的开口的模具40的背面40B。接下来，在评估步骤中，测量试验喷丸步骤中被喷丸加工的区域的压缩残余应力和表面粗糙度，并且基于测量结果评估试验喷丸步骤中喷丸加工处理的程度。接下来，在喷丸步骤中，在基于用于试验喷丸步骤的喷丸条件以及基于在评估步骤中产生的评估结果而设定的喷丸条件下对模具40中的水冷却孔42的表面进行喷丸加工。

Description

喷丸加工方法、喷丸加工评估方法以及喷丸加工评估组件结构

技术领域

本发明涉及一种喷丸加工方法、喷丸加工评估方法以及喷丸加工评估组件结构。

背景技术

常规地，喷丸加工过程已经使用在各种领域中，其中，喷丸加工过程包括通过金属、陶瓷等的硬球以高速对工件的表面进行撞击从而硬化金属工件的表面。由于通过硬球以高速对工件表面进行撞击，喷丸加工过程在工件表面上形成了压缩应力部，并对工件表面施加有残余压缩应力，并且从而硬化工件并且增大其耐磨性。

专利文献1描述了铸造模具，该铸造模具的冷却水通道在表面层上受喷丸加工过程处理并且从而被施加有残余压缩应力。在铸造模具中，喷丸加工过程应用于冷却水通道的表面层以增大抵抗产生在冷却水通道的表面层上的拉伸应力的疲劳强度，从而防止破裂。

引用目录

专利文献

专利文献1：日本专利申请公报公开No.07-290222。

发明内容

技术问题

为了将充足的残余压缩应力施加至水冷却通道的表面，需要在适当的喷丸条件下执行喷丸加工处理。例如，模具有时经受氮化处理以增大它们的耐磨性，但如果受到该氮化处理的模具被过度地喷丸加工，模具表面上的氮化层会被移除，从而不能将残余压缩应力有效地施加至冷却水通道的表面。然而，专利文献1中描述的喷丸加工处理方法没有考虑将适当的处理应用于水冷却孔的表面的喷丸条件，并且从在理想的喷丸条件下对水冷却孔的表面进行喷丸加工的观点出发具有改进的空间。

本发明的一个目的是提供一种喷丸加工方法，该方法能够在理想的喷丸条件下对水冷却孔的表面进行喷丸加工，或提供一种能够用于设定用于水冷却孔的表面的理想喷丸条件的喷丸加工评估方法或喷丸加工评估组件结构。

问题的解决方案

根据本发明的一个方面的喷丸加工方法，包括：对其中形成有封闭端水冷却孔的开口的模具的背面进行喷丸加工的试验喷丸步骤；测量在试验喷丸步骤中被喷丸加工的区域的残压缩余应力和表面粗糙度中的至少一者并且基于测量结果评估试验喷丸步骤中喷丸加工处理的程度的评估步骤，该评估步骤在试验喷丸步骤之后被执行；以及在基于用于试验喷丸步骤的喷丸条件以及基于在评估步骤中产生的评估结果而设定的喷丸条件下对水冷却孔的表面进行喷丸加工的喷丸步骤，该喷丸步骤在评估步骤之后被执行。

通过根据本发明的一个方面的喷丸加工方法，试验喷丸步骤包括对其中形成有封闭端水冷却孔的开口的模具的背面进行喷丸加工。在试验喷丸步骤之后的评估步骤中，测量试验喷丸步骤中被喷丸加工的区域的残余压缩应力和表面粗糙度中的至少一者并且基于该测量结果对试验喷丸步骤中的喷丸加工处理的程度进行评估。在评估步骤之后的喷丸步骤中，模具中的水冷却孔的表面在基于用于试验喷丸步骤的喷丸条件以及基于在评估步骤中产生的评估结果而设定的喷丸条件下进行喷丸加工。这使得可以在理想的喷丸条件下对水冷却孔的表面进行喷丸加工。

在根据本发明的一个方面的喷丸加工方法中，试验喷丸步骤和评估步骤可以在喷丸步骤之前交替地执行多次；并且在喷丸步骤中，水冷却孔的表面可以在基于用于重复多次的试验喷丸步骤的喷丸条件以及基于在重复多次的评估步骤中产生的评估结果而设定的喷丸条件下进行喷丸加工。

通过根据本发明的一个方面的喷丸加工方法，试验喷丸步骤和评估步骤可以在喷丸步骤之前交替地执行多次，随后在喷丸步骤中，模具中的水冷却孔的表面可以在基于用于重复多次的试验喷丸步骤的喷丸条件和在重复多次的评估步骤中产生的评估结果而设定的喷丸条件下进行喷丸加工。如此以来，由于用于喷丸步骤的喷丸条件基于用于重复多次的试验喷丸步骤的喷丸条件以及基于重复多次的评估步骤中产生的评估结果而设定，因此水冷却孔的表面可以在更理想的喷丸条件下进行喷丸加工。

根据本发明的一个方面的喷丸加工方法，还可以包括：将其中形成有通孔的夹具以通孔的开口端转向模具的背面的方式固定至模具的背面的夹具固定步骤，其中，该通孔设定成在直径和深度方面与水冷却孔相等；在夹具固定步骤之后的将喷丸加工喷嘴插入通孔的试验喷嘴插入步骤；以及在评估步骤之后将喷丸加工喷嘴插入水冷却孔的喷嘴插入步骤，其中，夹具固定步骤和试验喷嘴插入步骤为试验喷丸步骤开始之前的预备步骤，并且喷嘴插入步骤为喷丸步骤开始之前的预备步骤。

通过根据本发明的一个方面的喷丸加工方法，夹具固定步骤和试验喷嘴插入步骤作为试验喷丸步骤开始之前的预备步骤来执行。在夹具固定步骤中，将其中形成有在直径和深度方面设定成与水冷却孔相等的通孔的夹具固定至模具的背面，使得该通孔的开口端转向模具的背面。在夹具固定步骤之后执行的试验喷嘴插入步骤中，喷丸加工喷嘴插入到通孔中。同样，喷嘴插入步骤作为喷丸步骤开始之前的预备步骤来执行。在评估步骤之后执行的喷嘴插入步骤中，将喷丸加工喷嘴插入到水冷却孔中。这允许高速度的投射介质撞击水冷却孔的底部，即使水冷却孔的直径和深度较小。同样，喷嘴插入步骤的实际试验在试验喷嘴插入步骤中被执行，喷丸步骤的实际试验在试验喷丸步骤中被执行，并且在评估步骤中评估试验喷丸步骤中喷丸加工处理的程度，从而使得可以避免喷丸加工过程的过度应用。

在根据本发明的一个方面的喷丸加工方法中，在夹具固定步骤中，指向夹具和模具的背面面向彼此处的按压力可以施加至通过在夹具与模具的背面之间的相对区域中围绕通孔的开口端而放置的密封单元。

通过根据本发明的一个方面的喷丸加工方法，由于在夹具固定步骤中，指向夹具和模具的背面面向彼此处的按压力施加至通过在夹具与模具的背面之间的相对区域中围绕通孔的开口端而放置的密封单元，因此密封单元在试验喷丸步骤中的喷丸加工过程期间防止空气从夹具与模具的背面之间泄漏。即，可以在构造成更加接近地近似于喷丸步骤的环境的环境中执行试验喷丸步骤。这使得能够提高待设定的喷丸条件的精度。

根据本发明的一个方面的喷丸加工评估方法，包括：对其中形成有封闭端水冷却孔的开口的模具的背面进行喷丸加工的试验喷丸步骤，该试验喷丸步骤在对模具中的水冷却孔的表面进行喷丸加工之前执行；以及测量在试验喷丸步骤中被喷丸加工的区域的残余压缩应力和表面粗糙度中的至少一者并且基于测量结果对试验喷丸步骤中的喷丸加工处理的程度进行评估的评估步骤，该评估步骤在试验喷丸步骤之后但在对水冷却孔的表面进行喷丸加工之前被执行。

通过根据本发明的一个方面的喷丸加工评估方法，在试验喷丸步骤中，喷丸加工过程应用于其中形成有封闭端水冷却孔的开口的模具的背面，试验喷丸步骤在对模具中的水冷却孔的表面进行喷丸加工之前被执行。同样，评估步骤在试验喷丸步骤之后但在对水冷却孔的表面进行喷丸加工之前执行。在评估步骤中，测量试验喷丸步骤中被喷丸加工的区域的残余压缩应力和表面粗糙度中的至少一者并且基于该测量结果评估试验喷丸步骤中喷丸加工处理的程度。

在试验喷丸步骤中设定的喷丸条件和在评估步骤中进行的评估可以用于设定用于水冷却孔的表面的理想的喷丸条件。随后，如果用于水冷却孔的表面的喷丸条件基于用于试验喷丸步骤的喷丸条件和评估步骤中产生的评估结果而建立，并且模具中的水冷却孔的表面在所建立的喷丸条件下进行喷丸加工，则模具中的水冷却孔的表面能够在理想的喷丸条件下进行喷丸加工。

在根据本发明的一个方面的喷丸加工评估方法中，试验喷丸步骤和评估步骤可以在对水冷却孔的表面进行喷丸加工之前交替地执行多次。

通过根据本发明的一个方面的喷丸加工评估方法，由于试验喷丸步骤和评估步骤可以在对水冷却孔的表面进行喷丸加工之前交替地执行多次，因此可以建立更理想的喷丸条件。

根据本发明的一个方面的喷丸加工评估方法，还包括：将形成有通孔的夹具以通孔的开口端转向模具的背面的方式固定至模具的背面的夹具固定步骤，其中，通孔设定成在直径和深度方面与水冷却孔相等；以及在夹具固定步骤之后将喷丸加工喷嘴插入通孔的试验喷嘴插入步骤，其中，夹具固定步骤和试验喷嘴插入步骤为试验喷丸步骤开始之前的预备步骤。

通过根据本发明的一个方面的喷丸加工评估方法，夹具固定步骤和试验喷嘴插入步骤作为预备步骤在开始试验喷丸步骤之前执行。在夹具固定步骤中，其中形成有在直径和深度方面设定成与水冷却孔相等的通孔的夹具以通孔的开口端转向模具的背面的方式固定至模具的背面。在夹具固定步骤之后执行的试验喷嘴插入步骤中，喷丸加工喷嘴插入通孔中。因此，当喷丸加工过程通过插入水冷却孔中的喷嘴执行时，由于实际试验可以在试验喷嘴插入步骤和试验喷丸步骤中被执行，并且在评估步骤中评估试验喷丸步骤中的喷丸加工处理的程度，因此可以避免对水冷却孔表面的喷丸加工过程的过度应用。

在根据本发明的一个方面的喷丸加工评估方法中，在夹具固定步骤中，指向夹具和模具的背面面向彼此处的按压力可以施加至通过在夹具与模具的背面之间的相对区域中围绕通孔的开口端而放置的密封单元。

通过根据本发明的一个方面的喷丸加工评估方法，由于在夹具固定步骤中，指向夹具和模具的背面面向彼此处的按压力可以施加至通过在夹具与模具的背面之间的相对区域中围绕通孔的开口端而放置的密封单元，因此，该密封单元在试验喷丸步骤中的喷丸加工过程期间防止空气从夹具与模具的背面之间泄漏。即，试验喷丸步骤的工艺环境可以构造成更接近地近似于其中模具的封闭端水冷却孔的表面进行喷丸加工的工艺环境，因此使得能够提高待设定的喷丸条件的精度。

根据本发明的一个方面的喷丸加工评估组件结构，包括：具有封闭端水冷却孔的模具，该封闭端水冷却孔形成在与分界面侧相对的背部侧上；和夹具，该夹具中形成有在直径和深度方面设定成与水冷却孔相等的通孔，并且该夹具以通孔的开口端转向模具的背面的方式固定至模具的背面。

通过根据本发明的一个方面的喷丸加工评估组件结构，模具具有形成在与分界面侧相对的背部侧上的封闭端的水冷却孔，而设定成在直径和深度方面与该水冷却孔相等的通孔形成在夹具中。除此之外，夹具通过转至模具的背面的通孔的开口端固定至模具的背面。

因此，例如，在通过插入模具的水冷却孔中的喷丸加工喷嘴对水冷却孔的底部表面进行喷丸加工的情况下，喷丸加工过程可以通过插入夹具的通孔中的喷嘴作为实际试验应用于模具的背面。随后，在设定用于水冷却孔的表面的理想的喷丸条件时，测量模具的背面上的被喷丸加工的区域的残余压缩应力和表面粗糙度中的至少一者并且基于该测量结果评估喷丸加过处理的程度是有用的。

根据本发明的一个方面的喷丸加工评估组件结构还可以包括密封单元，该密封单元通过放置成围绕通孔的开口端并且被施加以指向夹具和模具的背面面向彼此处的按压力而安装在夹具与模具的背面之间的相对区域中。

通过根据本发明的一个方面的喷丸加工评估组件结构，由于密封单元放置在夹具与模具的背面之间的相对区域中以围绕通孔的开口端，并且被施加以指向夹具和模具的背面面向彼此处的按压力，因此当模具的背面通过插入夹具的通孔中的喷丸加工喷嘴进行喷丸加工时，密封单元防止空气从夹具与模具的背面之间泄漏。即，对模具的背面进行喷丸加工的工艺环境可以构造成与对模具中的水冷却孔的表面进行喷丸加工的工艺环境更接近地近似。

本发明的有益效果

如上所述，根据本发明的一个方面的喷丸加工方法具有能够在理想的喷丸条件下对水冷却孔的表面进行喷丸加工的优势。

而且，根据本发明的一个方面的喷丸加工评估方法在设定用于水冷却孔的表面的理想的喷丸条件方面具有优势。

并且，根据本发明的一个方面的喷丸加工评估组件结构在设定用于水冷却孔的表面的理想的喷丸条件方面具有优势。

附图说明

[图1]图1为示出了适用于根据本发明的实施方式的喷丸加工方法和喷丸加工评估方法的喷丸设备的示意图。

[图2]图2为示出了根据本发明的实施方式的喷丸加工方法、喷丸加工评估方法以及喷丸加工评估组件结构的截面图。

[图3]图3为示出了根据本发明的实施方式的喷丸加工方法和喷丸加工评估方法的流程图。

[图4]图4为示出了分别最优地应用、过度地应用以及未应用喷丸加工过程的情况下的残余压缩应力的分布的曲线图。

具体实施方式

将参照图1至图4对喷丸加工理方法、喷丸加工评估方法以及喷丸加工评估组件结构进行描述。

(喷丸设备、模具等的构型)

图1为示出了适用于根据本实施方式的喷丸加工方法和喷丸加工评估方法的喷丸设备10等的示意性视图。图2为示出了根据本实施方式的喷丸加工方法、喷丸加工评估方法以及喷丸加工评估组件结构38的截面图。将首先对喷丸设备10和待喷丸模具40进行描述。

如图1中所示，喷丸加工设备10包括喷射单元12。喷射单元12用于将投射介质14喷射(投掷)至待处理的物体(处)(根据本实施方式为模具40)，并且喷射单元12配备有箱16以用于供应投射介质14。在本实施方式中，金属球状件用作投射介质14(也被称为投射物或投射材料)，并且金属球状件的维氏硬度大致等于或高于待处理的物体的维氏硬度。

进气口16A形成在箱16的上部中并且与连接管18的一端连接。连接管18的另一端沿着流动路径连接至位于连接管20的中部的连接部20B，同时连接管20的沿着流动路径在上游侧(图1中的右侧)上的一端连接至压缩机22(压缩空气的供应装置)以用于供应压缩空气。即，箱16经由连接管18和20连接至压缩机22。并且，气流控制阀24(电动-气动比例阀)沿着流动路径安装在连接管18的中部，并且当气流控制阀24打开时，压缩空气由压缩机22供应至箱16。这使得能够对箱16的内部加压。

并且，射出口16B通过设置在其中的切割门(未示出)形成在箱16的下部中，并且射出口16B与连接管26的一端连接。连接管26的另一端沿着流动路径在连接部20B的下游侧上连接至连接管20的中部，并且射出流控制阀28沿着流动路径安装在连接管26的中部。例如，可以将Magna阀、混合阀等用作射出流控制阀28。连接管20和连接管26的结合点构造成混合单元20A。沿着流动路径在混合单元20A的上游侧(图1的右侧)上、但沿着流动路径在连接部20B的的下游侧(图1的左侧)上，气流控制阀30(电动-气动比例阀)安装在连接管20中。

即，当切割门和射出流控制阀28通过箱16内部被加压内部而打开并且气流控制阀30打开时，从箱16供应的投射介质14和从压缩机22供应的压缩空气设计成由混合单元20A混合，并且沿着流动路径流动到连接管20的下游侧(图1的左侧)。

连接管20的沿着流动路径在下游侧上的端部与喷射(喷丸加工)喷嘴32连接。因此，流至混合单元20A的投射介质14通过与压缩空气混合而从喷嘴32的末端部喷射。所使用的喷嘴32具有圆筒形状和允许喷嘴32插入到模具40的水冷却孔42中的直径。

顺便提一下，喷丸设备10可以构造成包括适用于抓握喷嘴32的机械臂(未示出)，并且该机械臂可以构造成使得喷嘴32相对于水冷却孔42前后运动(使喷嘴32往复运动)。

喷丸设备10配备有操作单元34。该操作单元34构造成接收关于喷丸加工过程的工艺条件的输入(喷丸条件中的一些条件包括例如从压缩机22提供的压缩空气的压力和待喷射的投射介质14的数量)，并且该操作单元34构造成根据输入操作将信号输出至控制单元36。该控制单元36包括例如存储装置、处理单元等，并且构造成基于从操作单元34输出的信号来控制压缩机22、气流控制阀24和30、射出流控制阀28以及上述切割门(未示出)等。即，控制单元36预存储构造成在对应于从操作单元34输出的信号的喷丸条件下执行喷丸加工过程的程序。

另一方面，模具40的分界面侧上的外观表面40A已经形成为用于在模具中使用的形状。相比之下，多个小半径的、封闭端水冷却孔42(见图2)形成在模具40的背面40B(与外观表面40A相对的面)的那侧上，从而沿模具40的厚度方向延伸。尽管每个水冷却孔42的底部42A在图1和图2中示出为平坦的，但每个水冷却孔42的底部42A也可以向内渐缩或是半球状的凹形。

根据本实施方式的模具40为由受氮化处理的合金(根据本实施方式，例如为碳氮共渗的SKD-61材料)制成的压铸模具。压铸为金属型模铸造的一种类型并且是包括将熔化的金属在压力下注入模具40中以在短时间内生产较大数量的具有高尺寸精度的铸件的铸造方法。该模具40当熔化的金属在压力下注入时暴露于高温并且在利用水冷却孔42进行水冷的期间冷却。水冷却孔42的底部42A与外观表面40A之间的距离d设定成较短的以使得模具40快速冷却。

应用于模具40的氮化处理为包括将合金钢在NH₃气体中以大约500℃的较低温度进行加热以获得其表面上的极硬的氮化层的热处理，该合金钢例如包括Al、Cr、Mo、Ti、和V中的至少一者。该氮化层基本上包括在基部材料的合金钢侧上的扩散层和在表面侧上的化合物层。该扩散层为氮在其中扩散的合金钢层。并且，该化合物层具有氮、碳和碳氮化合物等作为主要成分并且具有非常硬并且脆的特性。该氮化层可以从开始仅包括作为健全层(soundlayer)的扩散层。此处，根据本实施方式的“健全层”意为足够厚以在常规层条件下被识别的层。

多个封闭端螺栓孔44形成在模具40的背面40B中没有水冷却孔42的位置中，从而沿模具40的厚度方向延伸。螺栓孔44用于固定之后描述的夹具46。母螺纹44A形成在每个螺栓孔44的内表面上。

夹具46用于喷丸加工的评估。用于将夹具46固定至模具40的多个螺栓插入孔48通过穿透夹具46而形成。多个螺栓插入孔48的形成位置设定成在将夹具46固定至模具40的固定位置处与螺栓孔44一致。并且，埋头孔48A形成在每个螺栓插入孔48中以容置图2中示出的螺栓54的头部54B。

如图2中所示，在穿入夹具46中的螺栓插入孔48的公螺纹54A拧紧到模具40中的母螺纹44A时，螺栓54将夹具46夹紧在头部54B与模具40之间。即，夹具46通过螺栓固定至模具40。

在夹具46中形成有通孔50。该通孔50的穿入方向设定成与螺栓插入孔48的穿入方向平行。夹具46中的通孔50设定成在直径方面与模具40中的水冷却孔42在尺寸上相等。并且，夹具46中的通孔50设定成在深度方面(图2中左-右方向上的长度)与模具40中的水冷却孔42在尺寸上相等。

夹具46固定至模具40的背面40B，使得通孔50的开口端50A转向背面40B。模具40、夹具46和螺栓54构成了喷丸加工评估组件结构38。

用于安装环状密封构件52A的安装凹槽46B形成在夹具46的安置面46A上。安置面46A用作夹具46与模具40的背面40B之间的相对区域。当沿垂直于安置面46A的方向观察时，安装凹槽46B形成为环状形状，从而围绕通孔50的开口端50A。通过配装在安装凹槽46B中而安装的密封构件52A构成了密封单元52。密封单元52放置成围绕通孔50的开口端50A，并且当螺栓54拧紧时，指向夹具46与模具40的背面40B面向彼此处的按压力施加至该密封单元52。出于容易处理的观点，理想的是，构成密封单元52的密封构件52A安装成使得即使安装凹槽46B的开口侧向下翻转，密封构件52A仍通过其自身的张力保持以免掉落。

因此，夹具46中的通孔50和面向通孔50的在模具40的背面40B上的口开端50A的试验加工区域40B1整合成在模具40的水冷却孔42后加工出图样的结构部。

并且，如图1中所示，喷丸设备10配备意在测量模具40的预定区域处的残余压缩应力的残余应力测量装置56(例如，X射线衍射残余应力测量装置)。并且，喷丸设备10配备有意在测量模具40的预定区域处的表面粗糙度的表面粗糙度测量装置58。

附带说明的是，尽管在本实施方式中，残余应力测量装置56和表面粗糙度测量装置58作为喷丸设备10的一部分安装，但残余应力测量装置56和表面粗糙度测量装置58可以独立于喷丸设备10来安装。并且，可以采用其中残余应力测量装置56和表面粗糙度测量装置58均连接至控制单元36(见图1中的双点划线A和B)的设备构型，以将由残余应力测量装置56产生的测量结果和由表面粗糙度测量装置58产生的测量结果输出至控制单元36。

(喷丸加工方法和喷丸加工评估方法)

接下参照图3对喷丸加工方法和喷丸加工评估方法及其操作和效果进行描述。图3为示出了喷丸加工方法和喷丸加工评估方法的流程图。

在喷丸加工方法和喷丸加工评估方法中，首先执行夹具固定步骤(步骤S1)。在夹具固定步骤中，利用螺栓将其中形成有图2示出的通孔50的夹具46固定至模具40的背面40B，使得通孔50的开口端50A转向模具40的背面40B。并且，在夹具固定步骤中，指向夹具46和模具40的背面40B面向彼此处的按压力被施加至密封单元52，该密封单元通过在夹具46与模具40的背面40B之间的相对区域中围绕通孔50的开口端50A来放置。接下来执行试验喷嘴插入步骤(步骤S2)。在试验喷嘴插入步骤中，喷丸加工喷嘴32插入到夹具46中的通孔50中。夹具固定步骤和试验喷嘴插入步骤作为预备步骤在接下来描述的试验喷丸加工步骤开始之前被执行。

接下来执行试验喷丸步骤(步骤S3)。在试验喷丸步骤中，喷丸加工过程应用于其中形成有封闭端水冷却孔42的开口的模具40的背面40B。在试验喷丸步骤中的喷丸加工过程期间，密封单元52防止空气从夹具46与模具40的背面40B之间泄漏。因此，试验喷丸步骤的工艺环境可以非常接近地近似于对模具40中的封闭端水冷却孔42的表面进行喷丸加工(之后描述的喷丸步骤)的工艺环境。

在试验喷丸步骤之后，夹具46从模具40的背面40B移除，并且随后执行评估步骤(步骤S4)。在评估步骤中，测量在试验喷丸步骤中被喷丸加工的区域的残余压缩应力和表面粗糙度(在更宽泛的意义上检查处理区域的条件)，并且基于测量结果评估试验喷丸步骤中喷丸加工处理的程度。试验喷丸步骤的评估可以例如通过由控制单元36(见图1)预存储的程序来进行。试验喷丸步骤中的喷丸条件和评估步骤中的评估用于设定水冷却孔42的表面(内表面)的理想的喷丸条件。根据本实施方式，喷丸条件包括关于投射介质14的类型、从压缩机22(见图1)供应的压缩空气的压力以及待喷射的投射介质14的数量的条件。

附带说明的是，尽管在根据本实施方式中的评估步骤中，测量了试验喷丸步骤中被喷丸加工区域的残余压缩应力和表面粗糙度，并且基于该测量结果评估了试验喷丸步骤中喷丸加工处理的程度，但作为本实施方式的变型，也可以在评估步骤中测量试验喷丸步骤中被喷丸加工区域的残余压缩应力和表面粗糙度中的至少一者，并且可以基于该测量结果来评估试验喷丸步骤中的喷丸加工处理的程度。即，将试验喷丸步骤中被喷丸加工区域的残余压缩应力和表面粗糙度中的至少一者用作评估步骤中待评估的参数的情况就是足够的。

并且，如上文所述，由于密封单元52安装在夹具46中，因此试验喷丸步骤可以在非常接近地近似于喷丸步骤的环境中执行，从而提高了待设定的喷丸条件的精度。

上述的夹具固定步骤、试验喷嘴插入步骤、试验喷丸步骤以及评估步骤为喷丸加工方法的步骤中的一些步骤，并且为喷丸加工评估方法的步骤的全部步骤。

接下来，根据本实施方式，判断是否已经将所期望的残余压缩应力或表面粗糙度(所期望的喷丸加工处理)给予试验加工区域40B1(步骤S5)。如果判定所期望的喷丸加工处理在步骤S5中并未进行，则改变喷丸条件(步骤S6)，并且可以重复试验喷丸步骤和评估步骤直到所期望的喷丸加工处理进行为止。通过重复步骤S3至S6而获得的喷丸条件为基于评估步骤中产生的评估结果而设定的理想喷丸条件。如此以来，模具40的背面40B上的相同区域或者不同区域可以在试验喷丸步骤中进行喷丸加工。如果模具40的背面40B上的不同区域在试验喷丸步骤的多次重复中被喷丸加工，那么这就意味着模具40的背面40B在试验喷丸步骤的这些多次重复之间不同的喷丸条件下被喷丸加工。

如果判定所期望的喷丸加工处理已经在步骤S5中完成，则执行喷嘴插入步骤(步骤S7)。在喷嘴插入步骤中，喷丸加工喷嘴32插入到每个水冷却孔42(见双点划线)中。因此，即使水冷却孔42的直径和深度较小，仍可以引起高速度的投射介质撞击水冷却孔42的底部。根据本实施方式，在喷嘴插入步骤中插入每个水冷却孔42中的喷嘴32的插入长度与在试验喷嘴插入步骤中喷嘴32插入通孔50的插入长度相等。喷嘴插入步骤作为预备步骤在接下来描述的喷丸步骤开始之前被执行。

接下来执行喷丸步骤(步骤S8)。在喷丸步骤中，模具40中的水冷却孔42的表面(内表面)在基于用于试验喷丸步骤的喷丸条件和在评估步骤中产生的评估结果而设定的喷丸条件下进行喷丸加工。这使得能够在理想的喷丸条件下对水冷却孔42的表面进行喷丸加工。

也就是说，可以在试验喷嘴插入步骤中执行喷嘴插入步骤的实际试验，在试验喷丸步骤中执行喷丸步骤的实际试验，并且在评估步骤中评估试验喷丸步骤中的喷丸加工处理的程度，使得可以例如避免喷丸加工过程的过度应用。

并且，根据本实施方式，由于用于喷丸步骤的喷丸条件基于用于重复多次的试验喷丸步骤的喷丸条件和在重复多次的评估步骤中产生的评估结果来设定，水冷却孔42的表面可以在更理想(接近理想状态)的喷丸条件下被喷丸加工。附带说明的是，如果模具40的背面40B上相同的区域在重复多次的试验喷丸步骤中进行喷丸加工，则用作设定喷丸步骤的喷丸条件的决策信息的用于试验喷丸步骤的喷丸条件为用于试验喷丸步骤的累积喷丸条件。

如上所述，根据本实施方式的喷丸加工方法使得可以在理想的喷丸条件下对水冷却孔42的表面进行喷丸加工。并且，根据本实施方式的喷丸加工评估方法和喷丸加工评估组件结构38可以用于设定用于水冷却孔42的表面的理想的喷丸条件。

在残余压缩应力能够在理想的喷丸条件下通过对水冷却孔42的表面进行喷丸加工而有效地施加于水冷却孔42的表面的情况下，可以因此防止或有效地减小围绕模具40的水冷却孔42的应力腐蚀裂痕(SCC)。

现在，将对应力腐蚀裂痕提供补充说明。当熔化的金属在压力下注入时模具40的外观表面40A暴露于高温，并且随后模具40在通过引起冷却水流入水冷却孔42进行的水冷却期间进行冷却。由于该循环连续重复，可能会发生热裂纹或热裂痕，从而会引起模具的损坏。当水冷却孔42与外观表面40A之间的距离较短时，存在急剧的热梯度，从而增大了由水冷却孔42的表面接收的热应力(拉伸应力f)，并且从而增大了应力腐蚀裂痕的可能性。

存在应力腐蚀裂痕的大致三个影响因素，即，材料因素、环境因素和拉伸应力f；并且应力腐蚀裂痕在三个因素重叠时出现。然而，本实施方式通过在理想的喷丸条件下执行喷丸加工过程来施加残余压缩应力，从而抑制了拉伸应力f——应力腐蚀裂纹的影响因素中的一个影响因素——的影响，并且最终抑制应力腐蚀裂纹的产生。

当对小直径的、深的，一端封闭的水冷却孔42(封闭端的、狭窄的、深孔)进行喷丸加工时，从喷嘴32注入水冷却孔42的压缩空气不容易逸出。在这种情况下，与压缩空气混合的投射介质14的速度不会与像在敞开的空间中执行喷丸加工过程一样容易地增大。如果与压缩空气混合的投射介质14的速度因此达不到所需的速度，能想到的是喷丸加工过程不会在水冷却孔42的底部42A(终止部)处产生足够的效果。然而，通过本实施方式，由于每个水冷却孔42的表面均由来自插入水冷却孔42中的喷嘴32的压缩空气与投射介质14一起的喷射物进行喷丸加工，即使一端封闭的水冷却孔42在直径和深度方面较小，但仍能够引起高速度的投射介质14撞击水冷却孔42的底部42A。因此，残余压缩应力能够有效地施加至水冷却孔42的底部42A。

另一方面，根据水冷却孔42的表面上是否存在氮化层，能想到的是，残余压缩应力不会被有效地施加，并且因此在理想的喷丸条件下执行喷丸加工过程是重要的。为了阐明这一点，通常将热加工工具钢SKD-61用作压铸模具40的材料，并且通常将氮化过程作为热处理应用于模具40。除此之外，在喷丸加工中需要注意的一点是，受到氮化处理的模具移除(切削)了氮化层(化合物层和扩散层)。当喷丸加工过程在较强的喷丸条件下执行时，氮化层也被刮掉，但氮化层及其正下方的层(基部材料或基底)具有不同的机械性能并且在由于喷丸加工过程而施加的残余应力方面有很大的不同。

图4示出了在喷丸加工过程分别最优地应用、过度地应用以及未应用的条件下的残余压缩应力的测量分布结果。横坐标表示距离水冷却孔42的表面的距离(沿垂直于模具40的基部材料的方向距离表面的深度)。可以从图4中观察到，如果一区域在喷丸加工过程之前具有氮化层并且氮化层由于喷丸加工过程的过度应用而从此区域中移除，则残余压缩应力不会有效地施加至目标区域。在假定喷丸加工过程由于氮化层在喷丸加工期间被刮掉而应用于基部材料的条件下，可以被施加的残余应力比在氮化期间施加的残余应力更小。即，水冷却孔42的表面上的残余压缩应力的状态因此比应用喷丸加工过程之前的状态更差。

关于此点，在本实施方式中，由于图2中示出的模具40中的水冷却孔42的表面在基于用于试验喷丸步骤的喷丸条件和在评估步骤中产生的评估结果而设定的喷丸条件下进行喷丸加工，因此残余压缩应力被有效地施加至水冷却孔42的表面。

为了从另一观点给出补充说明，一般地，应用于工件(根据本实施方式为模具)的热处理(氮化过程)的条件根据工件的不同而变化，并且应用于工件的氮化程度也是如此。这使得必须在未移除氮化层的范围内设定用于待处理的每个模具40的喷丸条件(喷完加工条件)。基本上，喷丸加工过程的延长的持续时间会导致氮化层的移除，并且因此需要适当地设定处理时间。并且，喷丸加工的效果受到工件(根据本实施方式为模具)在材料和热处理(氮化过程)等方面的不同的影响。因此，设定用于待处理的每个模具40的理想的喷丸条件是重要的。

然而，根据本实施方式，由于对待处理的每个模具40而言执行了试验喷丸步骤和评估步骤，并且在喷丸步骤执行之前评估了喷丸加工处理的程度，因此水冷却孔42的表面可以在更可靠的喷丸条件下被喷丸加工(处理)。

(实施方式的补充说明)

通过根据上述实施方式的喷丸加工方法和喷丸加工评估方法，在喷丸步骤之前交替地执行试验喷丸步骤和评估步骤多次，并且这是理想的，但喷丸加工方法和喷丸加工评估方法可以构造成对试验喷丸步骤和评估步骤中的每一者均执行一次。

并且，尽管在根据上述实施方式的喷丸加工方法和喷丸加工评估方法中执行了夹具固定步骤和试验喷嘴插入步骤，但是在例如对较大直径的中空的水冷却孔的表面进行喷丸处理并且喷丸步骤在喷嘴未插入水冷却孔中的情况下执行时，可以省去夹具固定步骤和试验喷嘴插入步骤。

同样，在根据上述实施方式的夹具固定步骤中，指向夹具46和模具40的背面40B面向彼此处的按压力被施加至密封单元52，该密封单元52通过在夹具46与模具40的背面40B之间的相对区域中围绕通孔50的开口端50A而放置，并且这种构型是理想的，但如果夹具46与模具40的背面40B之间的密封即使在未提供该密封单元52的情况下也能确保，则可以采用没有密封单元的构型。

并且，尽管在上述实施方式中，夹具46通过螺栓固定至模具40，但夹具可以利用另一固定结构固定至模具：例如，夹具和模具可以用老虎钳等夹紧。

此外，在所附权利要求中描述的“在直径和深度方面相等”的概念不仅包括正如上述实施方式的严格意义上的在直径和深度方面相等的情况，还包括如果严格意义上来说在直径和深度方面不相等，但提供了与在严格意义上直径和深度方面相等的操作和效果大致相同的操作和效果，则在直径和深度方面也被视为大致相等的情况。例如，当水冷却孔的底部向内渐缩或为半球状凹形时，如果夹具的通孔的深度与不包括向内渐缩或凹形部的水冷却孔的深度相等，则水冷却孔和通孔有时可以在深度上被认为是大致相等的。

注意到的是上述的实施方式和多个变型可以根据需要以组合的方式实施。

附图标记列表

10：喷丸设备；12：喷射单元；14：投射介质；16：箱；18：连接管；20：连接管；20A：混合单元；20B：连接部；22：压缩机；24：气流控制阀；26：连接管；28：射出流控制阀；30：气流控制阀；32：喷嘴；34：操作单元；36：控制单元；38：喷丸加工评估组件结构；40：模具；40A：外观表面(分界面)；40B：背面(模具的背面)；40B1：试验机加工区域；42：水冷却孔；42A：底部；44：螺栓孔；46：夹具；48：螺栓插入孔；50：通孔；50A：开口端；52：密封单元；54螺栓；56：残余应力测量装置；58：表面粗糙度测量装置。

Claims (10)

1.一种喷丸加工方法，包括：

试验喷丸步骤，所述试验喷丸步骤为：对其中形成有封闭端水冷却孔的开口的模具的背面进行喷丸加工；

评估步骤，所述评估步骤测量为：在所述试验喷丸步骤中被喷丸加工的区域的残余压缩应力和表面粗糙度中的至少一者并且基于测量结果来评估所述试验喷丸步骤中的喷丸加工处理的程度，所述评估步骤在所述试验喷丸步骤之后执行；以及

喷丸步骤，所述喷丸步骤为：在基于所述试验喷丸步骤所用的喷丸条件与所述评估步骤中所产生的评估结果而设定的喷丸条件下对所述水冷却孔的表面进行喷丸加工，所述喷丸步骤在所述评估步骤之后执行。

2.根据权利要求1所述的喷丸加工方法，其中：

所述试验喷丸步骤和所述评估步骤在所述喷丸步骤之前交替地执行多次；以及

在所述喷丸步骤中，所述水冷却孔的所述表面在基于重复多次的所述试验喷丸步骤所用的喷丸条件与重复多次的所述评估步骤中所产生的评估结果而设定的喷丸条件下进行喷丸加工。

3.根据权利要求1或2所述的喷丸加工方法，还包括：

夹具固定步骤，所述夹具固定步骤为：将其中形成有通孔的夹具以所述通孔的开口端转向所述模具的所述背面的方式固定至所述模具的所述背面，其中，所述通孔设定成在直径和深度方面与所述水冷却孔相等；

试验喷嘴插入步骤，所述试验喷嘴插入步骤为：在所述夹具固定步骤之后将喷丸加工喷嘴插入所述通孔中；以及

喷嘴插入步骤，所述喷嘴插入步骤为：在所述评估步骤之后将所述喷丸加工喷嘴插入所述水冷却孔中，其中，

所述夹具固定步骤和所述试验喷嘴插入步骤为所述试验喷丸步骤开始之前的预备步骤，并且所述喷嘴插入步骤为所述喷丸步骤开始之前的预备步骤。

4.根据权利要求3所述的喷丸加工方法，其中，在所述夹具固定步骤中，将指向所述夹具和所述模具的所述背面面向彼此处的按压力施加至通过在所述夹具与所述模具的所述背面之间的相对区域中围绕所述通孔的所述开口端而放置的密封单元。

5.一种喷丸加工评估方法，包括：

试验喷丸步骤，所述试验喷丸步骤为：对其中形成有封闭端水冷却孔的开口的模具的背面进行喷丸加工，所述试验喷丸步骤在对所述模具中的所述水冷却孔的表面进行喷丸加工之前执行；以及

评估步骤，所述评估步骤为：测量在所述试验喷丸步骤中被喷丸加工的区域的残余压缩应力和表面粗糙度中的至少一者并且基于测量结果对所述试验喷丸步骤中的喷丸加工处理的程度进行评估，所述评估步骤在所述试验喷丸步骤之后但在对所述水冷却孔的所述表面进行喷丸加工之前执行。

6.根据权利要求5所述的喷丸加工评估方法，其中，所述试验喷丸步骤和所述评估步骤在对所述水冷却孔的所述表面进行喷丸加工之前交替地执行多次。

7.根据权利要求5或6所述的喷丸加工评估方法，还包括：

夹具固定步骤，所述夹具固定步骤为：将其中形成有通孔的夹具以所述通孔的开口端转向所述模具的所述背面的方式固定至所述模具的所述背面，其中所述通孔设定成在直径和深度方面与所述水冷却孔相等；以及

试验喷嘴插入步骤，所述试验喷嘴插入步骤为：在所述夹具固定步骤之后将喷丸加工喷嘴插入所述通孔中，其中

所述夹具固定步骤和所述试验喷嘴插入步骤为在所述试验喷丸步骤开始之前的预备步骤。

8.根据权利要求7所述的喷丸加工评估方法，其中，在所述夹具固定步骤中，将指向所述夹具和所述模具的所述背面面向彼此处的按压力施加至通过在所述夹具与所述模具的所述背面之间的相对区域中围绕所述通孔的所述开口端而放置的密封单元。

9.一种喷丸加工评估组件结构，包括：

模具，所述模具具有形成在与分界面侧相对的背侧上的封闭端水冷却孔；以及

夹具，所述夹具中形成有在直径和深度方面设定成与所述水冷却孔相等的通孔，并且，所述夹具以所述通孔的开口端转向所述模具的背面的方式固定至所述模具的所述背面，

沿所述模具的厚度方向延伸的多个封闭端螺栓孔形成在所述模具的背面中没有所述水冷却孔的位置中，母螺纹形成在每个所述螺栓孔的内表面上，

用于将夹具固定至所述模具的多个螺栓插入孔通过穿透所述夹具而形成，该多个螺栓插入孔的形成位置设定成在将所述夹具固定至所述模具的固定位置处与多个所述螺栓孔一致，

将穿入多个所述螺栓插入孔的螺栓分别拧紧到多个所述螺栓孔的母螺纹，由此将所述夹具与所述模具固定。

10.根据权利要求9所述的喷丸加工评估组件结构，还包括密封单元，所述密封单元通过放置成围绕所述通孔的所述开口端并且通过被施加以指向所述夹具和所述模具的所述背面面向彼此处的按压力而安装在所述夹具与所述模具的所述背面之间的相对区域中。