CN112720267B - 一种高动能微粒子复合喷丸表面强化工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高动能微粒子复合喷丸表面强化工艺，其步骤包括：(1)喷丸参数设定；(2)弹丸处理；(3)弹丸配料；(4)工件就位；(5)正面喷丸；(6)反面喷丸。本发明针对现有技术中的缺陷，微粒子喷丸的同时，使用中频感应加热，丸粒在压缩空气的推动下产生动能的同时，经过中频感应加热，将微粒子升温至一定温度并射出，带有温度的微粒子接触工件表面后，产生较强热传导效应，使工件表面产生温升，降低表面硬度，使高动能的粒子可以进一步的细化工件表层金属晶粒，产生较强的表面压力层的同时，改善工件表面晶粒度，提高工件表面接触应力，强化工件疲劳寿命。

Description

一种高动能微粒子复合喷丸表面强化工艺

技术领域

本发明属于喷丸处理领域，具体涉及了一种高动能微粒子复合喷丸表面强化工艺。

背景技术

常规的喷丸处理就是将钢丸、玻璃丸、陶瓷丸喷射到工件表面，使工件发生塑性变形，而形成一定的压应力强化层，强化层内形成较高的残余应力，由于工件表面压应力的存在，当工件承受载荷时可以抵消一部分应力，从而提高工件的疲劳强度。喷丸处理的优点是设备简单、成本低廉，不受工件形状和位置限制，操作方便，缺点是工作环境较差，单位产量低，效率比抛丸低。喷丸的种类有钢丸、铸铁丸、玻璃丸、陶瓷丸等。

在实际作业发现，使用0.1mm微粒子在喷丸的过程中，由于被加工工件硬度较高，强度较大，很难形成满意的表面压应力层，且压力应值较小，形成的应力层较浅，不能有效的提高金属工件经手循环应力下的疲劳寿命

发明内容

本发明的目的在于提供一种高动能微粒子复合喷丸表面强化工艺，针对现有技术中的缺陷，微粒子喷丸的同时，使用中频感应加热，丸粒在压缩空气的推动下产生动能的同时，经过中频感应加热，将微粒子升温至一定温度并射出，带有温度的微粒子接触工件表面后，产生较强热传导效应，使工件表面产生温升，降低表面硬度，使高动能的粒子可以进一步的细化工件表层金属晶粒，产生较强的表面压力层的同时，改善工件表面晶粒度，提高工件表面接触应力，强化工件疲劳寿命。

为了解决上述技术问题，采用如下技术方案：

一种高动能微粒子复合喷丸表面强化工艺，其特征在于包括如下步骤：

(1)喷丸参数设定:根据技术要求确定弹丸类型、空气压力、弹丸流量、喷射角度、喷射时间、喷枪类型、喷嘴与工件的表面距离；通过试验确定弹丸的类型；

(2)弹丸处理：将弹丸置于盛有镀锌液的渡槽中，作镀锌处理，经干燥后备用；

(3)弹丸配料：分别取0.1mm、0.4mm、0.8mm与1mm的弹丸，用量比为1:1.2：1.05：0.8，依次投加到喷丸机的各个料仓内，并标注；

(4)工件就位：通过翻转固定机构将工件固定于喷丸机内；

(5)正面喷丸：首先设定喷丸机中的中频感应加热器的加热温度为500℃，打开料仓一，用0.1mm的弹丸进行一次喷丸，喷丸时间为35s；一次喷丸后，设定中频感应加热器的加热温度为515℃，打开料仓二，关闭料仓一，用0.4mm的弹丸进行二次喷丸，喷丸时间为40s；二次喷丸后，设定中频感应加热器的加热温度为530℃，打开料仓三，关闭料仓二，用0.8mm的弹丸进行三次喷丸，喷丸时间为45s；三次喷丸后，设定中频感应加热器的加热温度为550℃；打开料仓四，关闭料仓三，用1mm的弹丸进行四次喷丸，喷丸时间为50s；

(6)反面喷丸：所述步骤(5)结束后，通过翻转固定机构翻转工件，按照所述步骤(5)的方法对工件反面进行喷丸。

优选后，所述步骤(1)中弹丸类型的确定试验包括：取试验工件，分别用钢丸、玻璃丸与陶瓷丸进行喷丸处理，喷丸参数一致，各类型的弹丸粒径一致；喷丸结束后，检测试验工件的覆盖率与残余应力，根据检测结果确定弹丸类型；分别取0.1mm、0.2mm、0.3mm、0.4mm、0.5mm、0.6mm、0.7mm、0.8mm、0.9mm与1mm的弹丸，对同一个的试验工件依次进行喷丸处理，喷丸参数一致，每次喷丸结束后，检测试验工件的覆盖率与残余应力，先确定使用0.1mm与1mm粒径的弹丸，再分析并计算覆盖率与残余应力相较于前一档粒径提升最大的弹丸粒径，确定弹丸的喷丸粒径为0.1mm、0.4mm、0.8mm与1mm。本发明通过对照组试验，确定适合工件的弹丸类型，以科学的方法筛选获得弹丸，有利于提升喷丸的强化效果，提高处理后工件的质量，该试验方法简便，效果明显，实用性强。再确定弹丸粒径的试验过程中，通过不同粒径的弹丸对同一工件依次喷丸处理，在该试验中每个粒径的弹丸，喷丸时间明显短与常规的喷丸时间，通过该试验不仅可以得出哪种粒径的弹丸对于工件的强化提升明显，而且还可以获得在不同粒径弹丸的多重喷丸处理下，相较于单一弹丸的喷丸处理，其强化效果得到明显的改善，并得到对于该提升最明显的弹丸粒径。

优选后，该喷丸机包括机架、料斗、输丸管、加热器、空压机与喷枪，料斗安装于输丸管的上端，料斗内设有6个料仓，输丸管安装有旋转漏料盘，通过旋转漏料盘控制对应的料仓漏料到输丸管内，输丸管连接有空压机一，通过空压机一控制输丸管的落料速度；输丸管的下端连接加热器，该加热器为中频感应加热器，弹丸在下落过程中，经过中频感应加热器，加热至一定温度；所述中频感应加热器的下端连接有6个分接管，分接管各自连接有1个喷枪，喷枪朝向工件台设置；且分接管与空压机二连接，控制喷枪喷丸速度，该喷枪可转动，调节喷丸的方向。本发明的料斗为多料仓料斗，能够同时放置不同粒径的弹丸，与本发明的喷丸方法匹配，可根据试验步骤依次进行不同粒径的喷丸处理，结构简单，设计巧妙；本发明的加热器为中频感应加热器，在弹丸经过时，能够迅速升温到一定的温度，带有温度的微粒子接触工件表面后，产生较强热传导效应，使工件表面产生温升，降低表面硬度，使高动能的粒子可以进一步的细化工件表层金属晶粒，产生较强的表面压力层的同时，改善工件表面晶粒度，提高工件表面接触应力，强化工件疲劳寿命。而且快速升温的特点，使得加热喷丸作业连续进行，提升喷丸效率。空压机一与空压机二为弹丸提供动力，使弹丸在空气推动下产生高动能；喷枪用于向工件喷射弹丸，控制喷射的方向，使得工件表面被全面喷丸。

优选后，该工件台为升降式工件台，配备有翻转固定机构，该翻转固定机构包括翻转电机、双曲面减速机、齿轮传动箱、蜗轮减速机、伸缩固定气缸、翻转固定杆与翻转夹紧板，翻转电机连接双曲面减速机，双曲面减速机向两边连接有连接轴一，通过连接轴一连接齿轮传动箱，齿轮传动箱向上通过联轴器连接有连接轴二，通过连接轴二连接蜗轮减速机，蜗轮减速机通过转轴连接伸缩固定气缸，伸缩固定气缸连出有翻转固定杆，翻转固定杆伸到喷丸室的工件台，翻转固定杆的端部安装有翻转夹紧板，通过两侧的翻转夹紧板固定并翻转工件；

其固定工件的步骤为：将工件放入到工件台，同步启动两侧的伸缩固定气缸，通过翻转夹紧板夹紧工件，关闭伸缩固定气缸；随后将工件台下降，使工件完全脱离工件台；本发明通过伸缩固定气缸、翻转夹紧板、翻转固定杆实现对工件的夹持，夹持牢固，工件不会发生移动，从而使得喷枪能够精准的喷丸到工件的任意位置，夹持机构对喷丸表面不会有覆盖，不存在喷丸死角。且基于夹持的特点方便对工件进行如下的翻转。

其翻转工件的步骤为：工件的正面喷丸结束后，启动翻转电机，通过双曲面减速机、齿轮传动箱与蜗轮减速机传动作用，同步带动工件翻转180°，翻转结束后关闭翻转电机。在翻转电机启动后，通过双曲面减速机、齿轮传动箱、蜗轮减速机的传动，将转速转化为合适的翻转速度，并带动伸缩固定气缸、翻转固定杆与翻转夹紧板转动，从而带动工件翻转，在翻转180°后停止；结构简单，设计巧妙，实用性强，加快了工件全局的喷丸处理时间，无需借助外部机构进行翻转，且翻转后工件的位置固定，有利于喷丸作业的进行。

优选后，该翻转夹紧板上安装有压力传感器，通过压力传感器实时检测其受到的压力，喷丸机的控制器包括有工件固定控制模块；在固定工件时，根据压力值的大小作为夹紧完成与否的标准，压力传感器将检测的实时压力信号传输至工件固定控制模块，当压力值达到夹紧完成的标准压力值时，工件固定控制模块自动关闭伸缩固定气缸，并以警示灯或警报提醒。通过压力传感器、工件固定控制模块来自动停止夹紧作业，无需人为操控，控制更为精确，避免了人为失误操作产生的事故。

优选后，该中频感应加热器内设有温度传感器一，各个喷枪内安装有温度传感器二，喷丸机的控制器包括有温度校准模块；在对弹丸加热过程中，通过温度校准模块来校准弹丸加热温度，温度传感器一与温度传感器二实时检测中频感应加热器内的温度与弹丸在喷枪中的温度，并传输至温度校准模块中，将弹丸在喷枪中的温度t与设定的弹丸加热温度T进行对比，在t大于T时，通过温度校准模块降低中频感应加热器的功率或加大空压机一的功率，用以降低中频感应加热器内部温度或减少弹丸在中频感应加热器内的加热时间，直至弹丸在喷枪中的温度t达到设定温度T；在t小于T时，通过温度校准模块加大中频感应加热器的功率或减小空压机一的功率，用以提高中频感应加热器内部温度或延长弹丸在中频感应加热器内的加热时间，直至弹丸在喷枪中的温度t达到设定温度T。本发明通过温度传感器一、温度传感器二、温度校准模块来控制弹丸弹出去的温度，使弹丸的射出温度满足喷丸处理的技术要求；具体是通过控制中频感应加热器的功率与空压机一的功率实现，中频感应加热器的功率决定了弹丸在其内部的升温速率，调节升温速率即可调节弹丸的实际加热温度；空压机一的功率决定了弹丸的运动速率，从而决定了中频感应加热器内的经过时间，调节经过时间即可调节弹丸的实际加热温度；根据两种方式来控制弹丸的加热温度，结构简单，设计巧妙，显著提升了加热喷丸效果。

优选后，料斗为上大下小结构，其下端插入到输丸管的接口内，各个料仓的下端口在接口内；输丸管设有旋转漏料盘，料斗的下端与旋转漏料盘接触，旋转漏料盘设有一个通口，该通口可与料仓的下端口接通，将弹丸送入到输丸管内，通过调节旋转漏料盘，控制对应料仓向输丸管输送弹丸。旋转漏料盘设有一个漏料的通口，旋转该旋转漏料盘能够将通口对准任意的料仓，从而达到将指定料仓内的弹丸送入到输丸管内的目的；可依次用不同的粒径的弹丸进行喷丸处理，无需长时间停机，实现连续的不同粒径喷丸处理，显著提升喷丸强化效果。该料斗结构设计巧妙，操作方便，实用性强。

由于采用上述技术方案，具有以下有益效果：

本发明为一种高动能微粒子复合喷丸表面强化工艺，微粒子喷丸的同时，使用中频感应加热，丸粒在压缩空气的推动下产生动能的同时，经过中频感应加热，将微粒子升温至一定温度并射出，带有温度的微粒子接触工件表面后，产生较强热传导效应，使工件表面产生温升，降低表面硬度，使高动能的粒子可以进一步的细化工件表层金属晶粒，产生较强的表面压力层的同时，改善工件表面晶粒度，提高工件表面接触应力，强化工件疲劳寿命。其具体有益效果表现为以下几点：

1、对弹丸进行镀锌处理，由镀锌的弹丸进行喷丸处理，能够提高工件的防护性与装饰性。

2、本发明通过四种不同的粒径弹丸对工件依次进行喷丸处理，相较于同一粒径的喷丸处理，在前的喷丸处理，降低了工件表面硬度；使得在后的喷丸处理能够稳定的进入到工件内，细化工件表层金属晶粒，产生较强的表面压力层的同时，改善工件表面晶粒度，提高工件表面接触应力，强化工件疲劳寿命。

在四次喷丸处理中，喷丸时间、喷丸温度与弹丸粒径逐步提升，能够强化喷丸效果，促进作用明显。

3、本发明通过对照组试验，确定适合工件的弹丸类型，以科学的方法筛选获得弹丸，有利于提升喷丸的强化效果，提高处理后工件的质量，该试验方法简便，效果明显，实用性强。再确定弹丸粒径的试验过程中，通过不同粒径的弹丸对同一工件依次喷丸处理，在该试验中每个粒径的弹丸，喷丸时间明显短与常规的喷丸时间，通过该试验不仅可以得出哪种粒径的弹丸对于工件的强化提升明显，而且还可以获得在不同粒径弹丸的多重喷丸处理下，相较于单一弹丸的喷丸处理，其强化效果得到明显的改善，并得到对于该提升最明显的弹丸粒径。

4、本发明的料斗为多料仓料斗，能够同时放置不同粒径的弹丸，与本发明的喷丸方法匹配，可根据试验步骤依次进行不同粒径的喷丸处理，结构简单，设计巧妙；本发明的加热器为中频感应加热器，在弹丸经过时，能够迅速升温到一定的温度，带有温度的微粒子接触工件表面后，产生较强热传导效应，使工件表面产生温升，降低表面硬度，使高动能的粒子可以进一步的细化工件表层金属晶粒，产生较强的表面压力层的同时，改善工件表面晶粒度，提高工件表面接触应力，强化工件疲劳寿命。而且快速升温的特点，使得加热喷丸作业连续进行，提升喷丸效率。空压机一与空压机二为弹丸提供动力，使弹丸在空气推动下产生高动能；喷枪用于向工件喷射弹丸，控制喷射的方向，使得工件表面被全面喷丸。

5、本发明通过伸缩固定气缸、翻转夹紧板、翻转固定杆实现对工件的夹持，夹持牢固，工件不会发生移动，从而使得喷枪能够精准的喷丸到工件的任意位置，夹持机构对喷丸表面不会有覆盖，不存在喷丸死角。且基于夹持的特点方便对工件进行如下的翻转。

6、在翻转电机启动后，通过双曲面减速机、齿轮传动箱、蜗轮减速机的传动，将转速转化为合适的翻转速度，并带动伸缩固定气缸、翻转固定杆与翻转夹紧板转动，从而带动工件翻转，在翻转180°后停止；结构简单，设计巧妙，实用性强，加快了工件全局的喷丸处理时间，无需借助外部机构进行翻转，且翻转后工件的位置固定，有利于喷丸作业的进行。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明：

图1为本发明喷丸机的结构示意图；

图2为料斗的结构示意图；

图3为图2中A向的结构示意图；

图4为图2中B向的结构示意图；

图5为旋转漏料盘的结构示意图；

图6为翻转固定机构的结构示意图。

具体实施方式

结合上述附图，对本发明一种高动能微粒子复合喷丸表面强化工艺作详细的说明：

一种高动能微粒子复合喷丸表面强化工艺，其特征在于包括如下步骤：

(1)喷丸参数设定:根据技术要求确定弹丸类型、空气压力、弹丸流量、喷射角度、喷射时间、喷枪类型、喷嘴与工件的表面距离；通过试验确定弹丸的类型；

弹丸类型的确定试验包括：取试验工件，分别用钢丸、玻璃丸与陶瓷丸进行喷丸处理，喷丸参数一致，各类型的弹丸粒径一致；喷丸结束后，检测试验工件的覆盖率与残余应力，根据检测结果确定弹丸类型，本发明采用钢丸；分别取0.1mm、0.2mm、0.3mm、0.4mm、0.5mm、0.6mm、0.7mm、0.8mm、0.9mm与1mm的钢丸，对同一个的试验工件依次进行喷丸处理，喷丸参数一致，每次喷丸结束后，检测试验工件的覆盖率与残余应力，先确定使用0.1mm与1mm粒径的钢丸，再分析并计算覆盖率与残余应力相较于前一档粒径提升最大的钢丸粒径，确定钢丸的喷丸粒径为0.1mm、0.4mm、0.8mm与1mm。

本发明通过对照组试验，确定适合工件的钢丸类型，以科学的方法筛选获得钢丸，有利于提升喷丸的强化效果，提高处理后工件的质量，该试验方法简便，效果明显，实用性强。再确定钢丸粒径的试验过程中，通过不同粒径的钢丸对同一工件依次喷丸处理，在该试验中每个粒径的钢丸，喷丸时间明显短与常规的喷丸时间，通过该试验不仅可以得出哪种粒径的钢丸对于工件的强化提升明显，而且还可以获得在不同粒径钢丸的多重喷丸处理下，相较于单一钢丸的喷丸处理，其强化效果得到明显的改善，并得到对于该提升最明显的钢丸粒径。

(2)钢丸处理：将钢丸置于盛有镀锌液的渡槽中，作镀锌处理，经干燥后备用；对弹丸进行镀锌处理，由镀锌的弹丸进行喷丸处理，能够提高工件的防护性与装饰性。

(3)钢丸配料：分别取0.1mm、0.4mm、0.8mm与1mm的钢丸，用量比为1:1.2：1.05：0.8，依次投加到喷丸机的各个料仓内，并标注；

(4)工件就位：通过翻转固定机构将工件固定于喷丸机内；

(5)正面喷丸：首先设定喷丸机中的中频感应加热器4的加热温度为500℃，打开料仓一，用0.1mm的钢丸进行一次喷丸，喷丸时间为35s；一次喷丸后，设定中频感应加热器4的加热温度为515℃，打开料仓二，关闭料仓一，用0.4mm的钢丸进行二次喷丸，喷丸时间为40s；二次喷丸后，设定中频感应加热器4的加热温度为530℃，打开料仓三，关闭料仓二，用0.8mm的钢丸进行三次喷丸，喷丸时间为45s；三次喷丸后，设定中频感应加热器4的加热温度为550℃；打开料仓四，关闭料仓三，用1mm的钢丸进行四次喷丸，喷丸时间为50s；

本发明通过四种不同的粒径弹丸对工件依次进行喷丸处理，相较于同一粒径的喷丸处理，在前的喷丸处理，降低了工件表面硬度；使得在后的喷丸处理能够稳定的进入到工件内，细化工件表层金属晶粒，产生较强的表面压力层的同时，改善工件表面晶粒度，提高工件表面接触应力，强化工件疲劳寿命。

在四次喷丸处理中，喷丸时间、喷丸温度与弹丸粒径逐步提升，能够强化喷丸效果，促进作用明显。

(6)反面喷丸：所述步骤(5)结束后，通过翻转固定机构翻转工件，按照所述步骤(5)的方法对工件反面进行喷丸。

该喷丸机包括机架1、料斗2、输丸管3、加热器4、空压机与喷枪8，料斗2安装于输丸管3的上端，料斗2内设有6个料仓23，输丸管3安装有旋转漏料盘31，通过旋转漏料盘31控制对应的料仓23漏料到输丸管3内，输丸管3连接有空压机一4，通过空压机一4控制输丸管3的落料速度；输丸管3的下端连接加热器4，该加热器4为中频感应加热器4，钢丸在下落过程中，经过中频感应加热器4，加热至一定温度；所述中频感应加热器4的下端连接有6个分接管6，分接管6各自连接有1个喷枪8，喷枪8朝向工件台9设置；且分接管6与空压机二7连接，控制喷枪8喷丸速度，该喷枪8可转动，调节喷丸的方向。

本发明的料斗2为多料仓23料斗2，能够同时放置不同粒径的钢丸，与本发明的喷丸方法匹配，可根据试验步骤依次进行不同粒径的喷丸处理，结构简单，设计巧妙；

本发明的加热器4为中频感应加热器4，在钢丸经过时，能够迅速升温到一定的温度，带有温度的微粒子接触工件表面后，产生较强热传导效应，使工件表面产生温升，降低表面硬度，使高动能的粒子可以进一步的细化工件表层金属晶粒，产生较强的表面压力层的同时，改善工件表面晶粒度，提高工件表面接触应力，强化工件疲劳寿命。而且快速升温的特点，使得加热喷丸作业连续进行，提升喷丸效率。

空压机一4与空压机二7为钢丸提供动力，使钢丸在空气推动下产生高动能；喷枪8用于向工件喷射钢丸，控制喷射的方向，使得工件表面被全面喷丸。

该工件台9为升降式工件台9，配备有翻转固定机构，该翻转固定机构包括翻转电机10、双曲面减速机11、齿轮传动箱13、蜗轮减速机15、伸缩固定气缸16、翻转固定杆17与翻转夹紧板18，翻转电机10连接双曲面减速机11，双曲面减速机11向两边连接有连接轴一12，通过连接轴一12连接齿轮传动箱13，齿轮传动箱13向上通过联轴器141连接有连接轴二14，通过连接轴二14连接蜗轮减速机15，蜗轮减速机15通过转轴连接伸缩固定气缸16，伸缩固定气缸16连出有翻转固定杆17，翻转固定杆17伸到喷丸室的工件台9，翻转固定杆17的端部安装有翻转夹紧板18，通过两侧的翻转夹紧板18固定并翻转工件；

其固定工件的步骤为：将工件放入到工件台9，同步启动两侧的伸缩固定气缸16，通过翻转夹紧板18夹紧工件，关闭伸缩固定气缸16；随后将工件台9下降，使工件完全脱离工件台9；本发明通过伸缩固定气缸16、翻转夹紧板18、翻转固定杆17实现对工件的夹持，夹持牢固，工件不会发生移动，从而使得喷枪8能够精准的喷丸到工件的任意位置，夹持机构对喷丸表面不会有覆盖，不存在喷丸死角。且基于夹持的特点方便对工件进行如下的翻转。

其翻转工件的步骤为：工件的正面喷丸结束后，启动翻转电机10，通过双曲面减速机11、齿轮传动箱13与蜗轮减速机15传动作用，同步带动工件翻转180°，翻转结束后关闭翻转电机10。在翻转电机10启动后，通过双曲面减速机11、齿轮传动箱13、蜗轮减速机15的传动，将转速转化为合适的翻转速度，并带动伸缩固定气缸16、翻转固定杆17与翻转夹紧板18转动，从而带动工件翻转，在翻转180°后停止；结构简单，设计巧妙，实用性强，加快了工件全局的喷丸处理时间，无需借助外部机构进行翻转，且翻转后工件的位置固定，有利于喷丸作业的进行。

该翻转夹紧板18上安装有压力传感器，通过压力传感器实时检测其受到的压力，喷丸机的控制器包括有工件固定控制模块；在固定工件时，根据压力值的大小作为夹紧完成与否的标准，压力传感器将检测的实时压力信号传输至工件固定控制模块，当压力值达到夹紧完成的标准压力值时，工件固定控制模块自动关闭伸缩固定气缸16，并以警示灯或警报提醒。

通过压力传感器、工件固定控制模块来自动停止夹紧作业，无需人为操控，控制更为精确，避免了人为失误操作产生的事故。

该中频感应加热器4内设有温度传感器一，各个喷枪8内安装有温度传感器二，喷丸机的控制器包括有温度校准模块；在对钢丸加热过程中，通过温度校准模块来校准钢丸加热温度，温度传感器一与温度传感器二实时检测中频感应加热器4内的温度与钢丸在喷枪8中的温度，并传输至温度校准模块中，将钢丸在喷枪8中的温度t与设定的钢丸加热温度T进行对比，在t大于T时，通过温度校准模块降低中频感应加热器4的功率或加大空压机一4的功率，用以降低中频感应加热器4内部温度或减少钢丸在中频感应加热器4内的加热时间，直至钢丸在喷枪8中的温度t达到设定温度T；在t小于T时，通过温度校准模块加大中频感应加热器4的功率或减小空压机一4的功率，用以提高中频感应加热器4内部温度或延长钢丸在中频感应加热器4内的加热时间，直至钢丸在喷枪8中的温度t达到设定温度T。

本发明通过温度传感器一、温度传感器二、温度校准模块来控制钢丸弹出去的温度，使钢丸的射出温度满足喷丸处理的技术要求；具体是通过控制中频感应加热器4的功率与空压机一4的功率实现，中频感应加热器4的功率决定了钢丸在其内部的升温速率，调节升温速率即可调节钢丸的实际加热温度；空压机一4的功率决定了钢丸的运动速率，从而决定了中频感应加热器4内的经过时间，调节经过时间即可调节钢丸的实际加热温度；根据两种方式来控制钢丸的加热温度，结构简单，设计巧妙，显著提升了加热喷丸效果。

料斗2为上大下小结构，其下端插入到输丸管3的接口内，各个料仓23的下端口在接口内；输丸管3设有旋转漏料盘31，料斗2的下端与旋转漏料盘31接触，旋转漏料盘31设有一个通口311，该通口311可与料仓23的下端口接通，将钢丸送入到输丸管3内，通过调节旋转漏料盘31，控制对应料仓23向输丸管3输送钢丸。

旋转漏料盘31设有一个漏料的通口311，旋转该旋转漏料盘31能够将通口311对准任意的料仓23，从而达到将指定料仓23内的钢丸送入到输丸管3内的目的；可依次用不同的粒径的钢丸进行喷丸处理，无需长时间停机，实现连续的不同粒径喷丸处理，显著提升喷丸强化效果。该料斗2结构设计巧妙，操作方便，实用性强。

旋转漏料盘31的上下端还设有密封围挡312，密封围挡312位于输丸管3内。

该料斗2的各个料仓23表面均设有玻璃板21与体积刻度22，通过玻璃板21与体积刻度22能够清晰的看到料仓23内弹丸的体积。

以上仅为本发明的具体实施例，但本发明的技术特征并不局限于此。任何以本发明为基础，为解决基本相同的技术问题，实现基本相同的技术效果，所作出地简单变化、等同替换或者修饰等，皆涵盖于本发明的保护范围之中。

Claims (6)

1.一种高动能微粒子复合喷丸表面强化工艺，其特征在于包括如下步骤：

（1）喷丸参数设定:根据技术要求确定弹丸类型、空气压力、弹丸流量、喷射角度、喷射时间、喷枪类型、喷嘴与工件的表面距离；通过试验确定弹丸的类型；

（2）弹丸处理：将弹丸置于盛有镀锌液的渡槽中，作镀锌处理，经干燥后备用；

（3）弹丸配料：分别取0.1mm、0.4mm、0.8mm与1mm的弹丸，用量比为1:1.2：1.05：0.8，依次投加到喷丸机的各个料仓内，并标注；

（4）工件就位：通过翻转固定机构将工件固定于喷丸机内；

该喷丸机包括机架、料斗、输丸管、加热器、空压机与喷枪，料斗安装于输丸管的上端，料斗内设有6个料仓，输丸管安装有旋转漏料盘，通过旋转漏料盘控制对应的料仓漏料到输丸管内，输丸管连接有空压机一，通过空压机控制输丸管的落料速度；输丸管的下端连接加热器，该加热器为中频感应加热器，弹丸在下落过程中，经过中频感应加热器，加热至一定温度；所述中频感应加热器的下端连接有6个分接管，分接管各自连接有1个喷枪，喷枪朝向工件台设置；且分接管与空压机二连接，控制喷枪喷丸速度，该喷枪可转动，调节喷丸的方向；

（5）正面喷丸：首先设定喷丸机中的中频感应加热器的加热温度为500℃，打开料仓一，用0.1mm的弹丸进行一次喷丸，喷丸时间为35s；一次喷丸后，设定中频感应加热器的加热温度为515℃，打开料仓二，关闭料仓一，用0.4mm的弹丸进行二次喷丸，喷丸时间为40s；二次喷丸后，设定中频感应加热器的加热温度为530℃，打开料仓三，关闭料仓二，用0.8mm的弹丸进行三次喷丸，喷丸时间为45s；三次喷丸后，设定中频感应加热器的加热温度为550℃；打开料仓四，关闭料仓三，用1mm的弹丸进行四次喷丸，喷丸时间为50s；

（6）反面喷丸：所述步骤（5）结束后，通过翻转固定机构翻转工件，按照所述步骤（5）的方法对工件反面进行喷丸。

2.根据权利要求1所述的一种高动能微粒子复合喷丸表面强化工艺，其特征在于：所述步骤（1）中弹丸类型的确定试验包括：取试验工件，分别用钢丸、玻璃丸与陶瓷丸进行喷丸处理，喷丸参数一致，各类型的弹丸粒径一致；喷丸结束后，检测试验工件的覆盖率与残余应力，根据检测结果确定弹丸类型；分别取0.1mm、0.2mm、0.3mm、0.4mm、0.5mm、0.6mm、0.7mm、0.8mm、0.9mm与1mm的弹丸，对同一个的试验工件依次进行喷丸处理，喷丸参数一致，每次喷丸结束后，检测试验工件的覆盖率与残余应力，先确定使用0.1mm与1mm粒径的弹丸，再分析并计算覆盖率与残余应力相较于前一档粒径提升最大的弹丸粒径，确定弹丸的喷丸粒径为0.1mm、0.4mm、0.8mm与1mm。

3.根据权利要求1所述的一种高动能微粒子复合喷丸表面强化工艺，其特征在于：该工件台为升降式工件台，配备有翻转固定机构，该翻转固定机构包括翻转电机、双曲面减速机、齿轮传动箱、蜗轮减速机、伸缩固定气缸、翻转固定杆与翻转夹紧板，翻转电机连接双曲面减速机，双曲面减速机向两边连接有连接轴一，通过连接轴一连接齿轮传动箱，齿轮传动箱向上通过联轴器连接有连接轴二，通过连接轴二连接蜗轮减速机，蜗轮减速机通过转轴连接伸缩固定气缸，伸缩固定气缸连出有翻转固定杆，翻转固定杆伸到喷丸室的工件台，翻转固定杆的端部安装有翻转夹紧板，通过两侧的翻转夹紧板固定并翻转工件；

其固定工件的步骤为：将工件放入到工件台，同步启动两侧的伸缩固定气缸，通过翻转夹紧板夹紧工件，关闭伸缩固定气缸；随后将工件台下降，使工件完全脱离工件台；

其翻转工件的步骤为：工件的正面喷丸结束后，启动翻转电机，通过双曲面减速机、齿轮传动箱与蜗轮减速机传动作用，同步带动工件翻转180°，翻转结束后关闭翻转电机。

4.根据权利要求3所述的一种高动能微粒子复合喷丸表面强化工艺，其特征在于：该翻转夹紧板上安装有压力传感器，通过压力传感器实时检测其受到的压力，喷丸机的控制器包括有工件固定控制模块；在固定工件时，根据压力值的大小作为夹紧完成与否的标准，压力传感器将检测的实时压力信号传输至工件固定控制模块，当压力值达到夹紧完成的标准压力值时，工件固定控制模块自动关闭伸缩固定气缸，并以警示灯或警报提醒。

5.根据权利要求3所述的一种高动能微粒子复合喷丸表面强化工艺，其特征在于：该中频感应加热器内设有温度传感器一，各个喷枪内安装有温度传感器二，喷丸机的控制器包括有温度校准模块；在对弹丸加热过程中，通过温度校准模块来校准弹丸加热温度，温度传感器一与温度传感器二实时检测中频感应加热器内的温度与弹丸在喷枪中的温度，并传输至温度校准模块中，将弹丸在喷枪中的温度t与设定的弹丸加热温度T进行对比，在t大于T时，通过温度校准模块降低中频感应加热器的功率或加大空压机一的功率，用以降低中频感应加热器内部温度或减少弹丸在中频感应加热器内的加热时间，直至弹丸在喷枪中的温度t达到设定温度T；在t小于T时，通过温度校准模块加大中频感应加热器的功率或减小空压机一的功率，用以提高中频感应加热器内部温度或延长弹丸在中频感应加热器内的加热时间，直至弹丸在喷枪中的温度t达到设定温度T。

6.根据权利要求1所述的一种高动能微粒子复合喷丸表面强化工艺，其特征在于：料斗为上大下小结构，其下端插入到输丸管的接口内，各个料仓的下端口在接口内；输丸管设有旋转漏料盘，料斗的下端与旋转漏料盘接触，旋转漏料盘设有一个通口，该通口可与料仓的下端口接通，将弹丸送入到输丸管内，通过调节旋转漏料盘，控制对应料仓向输丸管输送弹丸。

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