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公司总部：浙江省宁波市慈溪滨海经济开发区 金海北三路2号
北仑研发基地：浙江省宁波市北仑区小港街道姜家岙工业区21号
喷砂（丸）工艺：喷砂（丸）是一种机械式表面前处理方法，利用高速砂流的冲击作用清理和粗化基体表面的过 程。采用压缩空气为动力，以形成高速喷射束将磨料（金刚砂、铁砂、不锈钢砂或各种形状与材质 的磨料）高速喷射到工件表面，使工件表面的外表面形状发生变化，由磨料对工件表面的冲击、切 削和研磨，使工件的表面获得一定的清洁度和不同的粗糙度，增大了工件表面积，使工件表面的机 械性能得到改善，同时也提高了工件的抗疲劳性，增加了工件后处理涂层之间的附着力，延长了涂 膜的耐久性，也有利于涂料的流平和装饰性效果提升。 机械式表面前处理一喷砂（丸）、抛丸基础原理: ※压送式、虹吸式、液体喷砂（丸）以压缩空气为主要动力，产生磨料射流。※抛丸以电机带动叶片产生离心动力，产生磨料束流。 喷砂（丸）、抛丸工艺目的：1、使工件表面产生粗糙度：工件表面会因不同的磨料粒度产生不同值的糙粗度Ra,表面积会增大 通过粗糙度仪测量获得Ra数值。2、使工件表面形成清洁度：去除了工件表面的杂质，锈，浮油、氧化皮，毛边等。清理等级为： $2 1-3级通过1$08501-3标准对比图片获得等级值。以上2个工艺结果粗糙度Ra清洁度Sa主要服务工件涂装（喷涂或电镀等），涂胶前处理附着力之工艺要求，或工件表面装饰性要求。3、喷丸强化：曲轴、航空齿轮、弹簧等零件通过喷丸强化是一个特殊的冷做加工过程，是通过弹丸 流不断地冲击金属材料表层并使表层(0. 1~0. 8mm)材料发生循环塑性变形，从而形成变形强化的 过程。通过喷丸循环塑性变形，其材料的组织结构发生变化、亚晶粒极大细化，位错密度增高，晶 格畸变增大；形成很高的宏观参与应力，表面粗糙度和表面形貌也都发生变化。材料表层发生各种 变化，将明显地提高材料的抗疲劳和应力腐蚀性能，使材料表面性能得到强化。影响喷砂工艺效果的因素：1、磨料：分为金属磨料与非金属磨料，不同的粒度、形状、材质、硬度会产生不同的形状的粗糙度 与切削力，产生不同的粗糙度值与清洁度值；2、空气压力与流量：压力与流量越大，喷砂效率越高，越均匀；3、喷射角度与距离：吸入式喷射最佳距离150mm,压入式喷射最佳距离300mm；理想角度为45度；4、喷射方式：压入式/虹吸式/。同等耗气量与喷嘴口径，压入式的效率大约是吸入式的1倍以上。轻工产品重工产品
从下面喷丸机与抛丸机的丸料循环流程图，可以看出，喷丸机与抛丸机在设备配置上，共同具有喷丸室/抛丸室、零件运动系统、丸料回收系统、丸料分离系统、丸料存储系统、环保除尘系统及电气控制系统等基础配置，不同之处在于：（1）动力输出抛丸机通过抛丸器旋转的机械离心力将丸料喷射在产品上；喷丸机通过压力罐的空气压缩，使丸料快速喷射在产品上；（2）喷丸流量抛丸器具有一个叶轮、8片叶片、1个定向套、1个分丸轮，抛出的丸料流量可达150kg/min；喷丸机通过喷嘴喷出丸料，由于喷嘴口径的限制，喷出的丸料流量仅可达15kg/min；(a)抛丸机丸料循环流程(b)喷丸机丸料循环流程（3）回收方式由于丸料流量的巨大差距，抛丸机通常采用推料螺旋和提升机结合的方式，将丸料快速回收；喷丸机根据产品及工艺的不同，还可采用适合于小流量，且回收更彻底的虹吸式风力回收的方式。（4）效率与成本喷丸机抛丸机丸料流量低高单次处理工件数量少多生产节拍慢快备件量少多综合成本高低参数控制喷丸强度、喷丸位置精确控制喷丸位置无法精确控制单从成本与生产效率看，抛丸机具有优势。（备注：以上结果仅基于喷丸机与抛丸机的比较）（5）应用领域抛丸机与喷丸机都应用于工程机械、风电、汽车、船舶等领域，但相比于抛丸机，喷丸机应用领域更广，更适用于一些新兴领域：● 航空航天业，发动机部件（叶片+叶轮盘）、飞机结构件、飞机蒙皮喷丸成型、飞机起落架等；● 医疗与人体植入物；● 机器人领域，柔轮等。
样品齿轮由标准结构钢18CrNiMo7制成，经过机械处理后，再使用三种常用的热处理方法对此类零件进行进一步加工：渗碳（C）、氮化（N）和碳氮共渗（NC）。热处理后，齿轮进行喷丸处理。我们选择了冷喷丸和“热”喷丸工艺，后者在高温下进行。“热”喷丸处理的目的是尽可能地封闭表面上的微裂纹，并在尽可能深的表面获得更好的齿轮微硬度。试验过程中选用了两种弹丸：S110和S330。基础喷丸处理后，某些样品使用更细的弹丸Z150陶瓷珠进行再喷丸处理。加工完成后，对齿轮进行金相分析，以测量两种不同荷载水平下齿轮的显微硬度及其永久动态强度。一、喷丸工艺选择以下弹丸进行喷丸处理：钢丸S110、钢丸S330和陶瓷丸Z150。后者用于再喷丸。通过调整喷嘴相对于齿轮的角度，我们获得了齿根和齿顶的佳平衡强度。在180℃下对渗碳齿轮及在320℃下对氮化齿轮同时进行了高温（HT）下的喷丸处理。然而，碳氮共渗齿轮没有在高温下加工，因为这会抵消之前热处理的作用。二、喷丸强度我们决定针对不同的弹丸选择不同的喷丸强度，并尽努力调整齿轮的齿根和齿面强度。冷喷丸和热喷丸工艺的强度结果是相同的。下表显示了齿轮各部分在不同弹丸处理后的强度值。不同弹丸下的喷丸强度 弹丸S110S230Z150齿轮零件齿面齿根齿面齿根齿面齿根强度007A007A017A014A011N011N三、测试和测量动态强度测试是在一台专用机器上进行的，其中对齿面施加两种不同的交变荷载。荷载频率为15 Hz，力各不相同：第一转34 kN，第二转40 kN。测试期间齿轮夹持方式及荷载喷丸处理后，对每个热处理和喷丸处理方法组合进行齿面显微硬度测量。这有助于确定喷丸处理对齿面表面深度的影响以及“热”喷丸处理的影响。还确定了使用更细的弹丸再喷丸的效果。渗碳齿轮随深度变化的硬度分布（HT–热喷丸）结果表明，传统喷丸处理可使材料硬度相对于参考齿轮增加约80–100 HV。这种差异随着与表面距离的增加而减小。从材料表面测量，作用深度为1–1.2 mm。另一方面，“热”喷丸处理导致硬度降低约50 HV。对于碳氮共渗齿轮，喷丸处理可使材料硬度增加约100 HV，并且随着与齿面距离的增加，这种影响减小。该工艺的效果渗透到材料中约0.3 mm深。对于氮化齿轮，检测到相同的硬度增加模式。喷丸处理的效果仅渗透到齿轮齿面中 0.25 毫米深处。四、动态齿根强度试验4.1 渗碳齿轮冷喷丸工艺对渗碳齿轮动态齿根强度的影响如下图所示。冷喷丸处理对渗碳齿轮动态齿根强度的影响如图中所示，除S110+Z150组合外的所有喷丸方法都会导致渗碳齿轮的动态齿根强度降低10–50%。在S110+Z150喷丸处理的情况下，与用作参考的渗碳齿轮相比，较高荷载水平下的齿根强度降低，但另一方面，这种处理表明在较低荷载水平下的抵抗力显着提高，其中齿面可以承受 >300,000 次荷载载循环而不会断裂。在“热”喷丸处理的情况下，所有三种操作都会导致渗碳齿轮的动态齿根强度降低30–50%（下图），使用钢珠和陶瓷珠（HT-S110+Z150）的组合进行“热”喷丸处理，再次成为接近参考渗碳齿轮的方法。热喷丸对渗碳齿轮动态齿根强度的影响4.2 碳氮共渗齿轮对于碳氮共渗齿轮，使用S330和S110+Z150进行喷丸处理可提高齿根强度，尤其是使用钢珠和陶瓷珠S110+Z150的组合。S110+Z150喷丸处理在两种/应力/荷载/水平下都能使动态根部强度提高几倍，而S330喷丸处理的动态根部强度提高约30%（下图）。冷喷丸处理对碳氮共渗齿轮动态齿根强度的影响4.3 氮化齿轮对于氮化齿轮，所有冷喷丸处理对动态齿根强度都有积极影响。在使用钢珠和陶瓷珠（S110+Z150和S330+Z150）组合的处理中观察到的影响，其中后者的组合尤其显著地提高了较低荷载下的动态根部强度。“热”喷丸处理也提高了氮化齿轮的动态齿根强度，主要是在较低的荷载水平下。提高幅度从30-40%到超过五倍。使用钢和陶瓷珠 HT-S110+Z150 的组合再次实现了显着的提高。冷喷丸处理对氮化齿轮动态齿根强度的影响“热”喷丸强化对氮化齿轮动态齿根强度的影响五、结论● 喷丸处理增加了齿轮表层的硬度，这适用于所有三种热处理方法。在经过 S330 和 S330+Z150 处理的齿轮中观察到高硬度测量值，其次是 S110 和 S110+Z150。对于渗碳齿轮，“热”喷丸降低了齿轮的表面硬度；然而，在氮化齿轮中，它确实增加了表面硬度，但程度低于冷喷丸处理。● 齿轮动态齿根强度的比较表明，在渗碳齿轮中观察到的强度高，其次是碳氮共渗齿轮，而氮化齿轮的动态强度仅为渗碳齿轮的十分之一。另一方面，对于渗碳齿轮，所有后续冷喷丸处理（S110+Z150除外）都会导致动态齿根强度降低多达50%。然而，S110+Z150处理已被证明可以在较低荷载水平下提供显著改善的齿根强度，特别是因为齿面可以承受超过300000次荷载循环而不会断裂。通过“热”喷丸处理，动态根部强度降低了两倍。● 对于碳氮共渗齿轮，S110+Z150和S330喷丸处理工艺提高了齿根强度，特别是在使用钢珠和陶瓷珠的组合时，已经观察到了几倍的提高。其他喷丸操作对齿轮的动态齿根强度有负面影响，其降低幅度高达35%。● 相比之下，渗氮齿轮上的所有喷丸操作（冷喷丸和热喷丸）都大大提高了齿轮的动态齿根强度。同样，钢珠处理的影响大，其次是陶瓷珠S110+Z150和S330+Z150。● 根据结果，可以得出结论，处理选择是使用钢和陶瓷珠（S110+Z150）的冷喷丸处理组合，无论采用何种热化学处理，都可以提高齿轮的动态齿根强度。另一方面，喷丸强化工艺对提高氮化齿轮齿根强度的影响大，而在渗碳和碳氮共渗齿轮的情况下，这种效果在很大程度上是负面的。这表明，热处理或热化学处理后的表面层越薄、越硬，喷丸处理过程取得的积极效果就越大。
一、结构组成部分目前，一台成熟的抛丸机设备由七大机械系统和一套电气控制系统组成，能够用于不同类型零件的表面抛丸强化或者清理。其优势在于，效率高，节拍快。设备配置七大机械系统抛丸室零件运动系统丸料回收系统丸料分离系统丸料存储系统抛丸器环保除尘系统一套电气控制系统电气硬件部分/电气软件部分1.1 七大机械系统（1）抛丸室抛丸室采用PEENTECH独有工艺技术制造，锰钢结构外壳，整体焊接，内衬耐磨快接防护板，整机寿命提高，且易于维护。（2）零件运动系统针对零件的形状、尺寸大小及重量，零件运动系统分为翻转转台式、单转台式、吊挂运输式、辊道/网带/皮带通过式、双转台式。根据零件的工艺需求和生产节拍，选择相应的零件运动系统。（3）丸料回收系统丸料回收系统主要用于抛丸过程中对丸料进行回收及循环利用，防止丸料堆积影响抛丸效果。由于抛丸过程中丸料流量很大，通常采用提升机系统+推料螺旋系统结合的方式进行丸料回收，这种方式丸料回收效率高。（4）丸料分离系统丸料分离系统用于对回收的丸料进行筛选，将不合格的丸料筛分出去，合格丸料进入抛丸室循环使用。通常，丸料分离系统包含一级分选、两级分选以及三级分选。根据零件加工实际需要，可选配不同层级分选装置。分离装置一般包括：①风力分离器；②旋风分离器，用于回收碎丸料的丸尘分离，将细小粉尘送入除尘系统；③振动筛，选择相应目数的筛网，精准分离丸料。（5）丸料存储系统丸料存储系统主要包括料仓，可配置自动加料系统，料位报警器等。（6）抛丸器PEENMASTER系列抛头，结合PEENTECH设备自身特点，量身定制，具有极高动平衡性能，完美的丸料输出效率，和方便的维护性。抛丸器组成：1个叶轮；8片叶片；1个定向套；1个分丸轮。（7）环保除尘系统根据相应环保标准，除尘系统分为干式除尘器和湿式除尘器。一般情况下，对于铝镁合金等易燃易爆材料，会选择湿式除尘器（又称为“水除尘器”），并配置防爆装置。1.2 一套电气控制系统电气硬件部分，主要为电气柜；电气软件部分，主要为电气操作界面，根据客户需求进行设置，主要分为“主机监控”，“抛丸监控”，“参数设置”，“参数库”，“维护提示”，“易损件提示”，“报警提示”及“技术支持”等。二、丸料循环流程/抛丸工作原理上图示例性地说明了丸料在抛丸机内的循环过程（即抛丸机的工作原理），该台抛丸机为恩太LEAP经典机型-翻转转台式抛丸机的结构，可见，丸料循环流程为：（1）丸料通过抛丸器，抛射到工件表面，大部分直接掉落至抛丸室底部，而破碎的微小粉尘通过除尘风机吸入除尘器中；（2）底部推料螺旋将丸料输送至提升机；（3）提升机将丸料提升至顶部分选器，丸料经过分选，分选后合格的丸料进入料仓，料仓旁路一支丸料管道到振动筛；（4）振动筛将过大和过小的丸料筛选进入废料斗，合格丸料进入推料螺旋；（5）以此循环。三、应用领域抛丸机，目前应用领域涵盖：（1）风电领域，风电齿轮等；（2）汽车领域，变速箱部件（齿轮类）、悬挂部件（扭力梁+螺旋弹簧）、后桥齿轮箱等；（3）船舶领域，发动机连杆、曲轴等；（4）工程机械，挖机支重轮轮体、重型齿轮、阀体、缸体等；
一、结构组成部分目前，一台成熟的喷丸机设备由八大机械系统和一套电气控制系统组成，能够用于复杂零件的表面喷丸强化或者清理。设备配置八大机械系统喷丸室零件运动系统喷枪运动系统丸料回收系统丸料分离系统丸料存储系统喷丸发生系统环保除尘系统一套电气控制系统电气硬件部分/电气软件部分1.1 八大机械系统（1）喷丸室喷丸室采用PEENTECH独有工艺技术，钢结构打造，喷丸室内整体贴有橡胶防护层，防止丸料溅射损伤，喷丸正射区在橡胶层外另外挂有锰钢护板，提高室体寿命。（2）零件运动系统针对零件的形状、尺寸大小及重量，零件运动系统根据上料方式分为移动台车式、工装吊挂输送式、机器人上料、人工上料等，及根据喷丸过程中零件运动方式分为行星转台式、摇篮式等。（3）喷枪运动系统现阶段喷枪运动系统主要分为：六轴机器人自动化；单轴机械手臂（Z轴行程可调节，喷嘴方向可调）；喷嘴固定式；手持喷枪式等等。（4）丸料回收系统（弹丸回收系统）丸料回收系统主要用于喷丸过程中对丸料进行回收及循环利用，防止丸料堆积影响喷丸效果。目前丸料回收系统主要包括风力回收（丸料颗粒较小），及螺旋+提升机结合式回收（回收效率高）。（5）丸料分离系统丸料分离系统用于对回收的丸料进行筛选，将不合格的丸料筛分出去，合格丸料进入料仓。通常，根据工艺需求，会在分选器、丸料陷阱等基础上，选配振动筛（或旁路振动筛）提高丸料过滤。（6）丸料存储系统丸料存储系统主要包括料仓，可配置自动加料系统，料位报警器等。（7）喷丸发生系统一般情况下，喷丸发生系统配置压力罐，用于喷丸强化；而喷丸清理通常不配置压力罐，使用气动喷砂。（8）环保除尘系统根据相应环保标准，除尘系统分为干式除尘器和湿式除尘器。一般情况下，对于铝镁合金等易燃易爆材料，会选择湿式除尘器（又称为“水除尘器”），并配置防爆装置。1.2 一套电气控制系统电气硬件部分，主要为电气柜；电气软件部分，主要为电气操作界面，根据客户需求进行设置，主要分为“主机监控”，“喷丸监控”，“参数设置”，“参数库”，“维护提示”，“易损件提示”，“报警提示”及“技术支持”等。二、丸料循环流程/喷丸工作原理上图示例性地说明了丸料在喷丸机内的循环过程（即喷丸机的工作原理），该台喷丸机为恩太LEAP经典机型-翻转转台式喷丸机的结构，可见，丸料循环流程为：（1）丸料撞击零件后，大部分直接掉落至喷丸室底部，而破碎的微小粉尘通过除尘风机吸入除尘器中；（2）底部螺旋叶片将丸料推动至提升机（自动加料斗将丸料添加至螺旋构件中进行循环）；（3）提升机加丸料提升至顶部分选器，而后进入振动筛；（4）振动筛将过大和过小的丸料筛选进入废料斗，合格丸料进入料仓；（5）料仓内丸料通过压力罐（喷丸发生系统）进入喷枪。三、应用领域喷丸机，目前应用领域涵盖：（1）航空航天业，发动机部件（叶片+叶轮盘）、飞机结构件、飞机蒙皮喷丸成型、飞机起落架等；（2）风电领域，风电齿轮等；（3）汽车领域，发动机部件（曲轮轴+连杆+凸轮轴+气门弹簧）、变速箱部件（齿轮类）、悬挂部件（扭力梁+稳定杆+螺旋弹簧）、后桥齿轮箱等；（4）船舶领域，壳体焊缝，发动机连杆、曲轴等；（5）工程机械，挖机支重轮轮体、重型齿轮、阀体、缸体等；（6）医疗与人体植入物；（7）机器人领域，柔轮等。
引言本文介绍了喷丸优化研究的初步结果，该研究的最终目的是改进喷丸工艺和板簧的耐久性。该项目尚未完成，但已经有了宝贵的经验教训，本文将重点介绍这些经验教训。板簧材料为AISI 5160钢，名义上为1%Cr，0.6%C钢，通常用于弹簧。在喷丸前的制造过程中，对钢进行淬火和回火，以达到380-420 BHN范围内的硬度。按照制造商的惯例，弹簧片张紧面的喷丸处理是制造顺序的最后一步。作为质量控制措施，制造商的做法是对从生产运行中取样的单批板簧进行疲劳寿命试验。本研究的基本动机是确定影响疲劳寿命结果的因素，并着眼于可能提高弹簧性能的潜在工艺改进。这完全是由制造商主动提出的，因为没有任何产品线出现现场故障问题的报告迹象。现有喷丸工艺的特征抛丸机以6-7C的阿尔门强度，使用中等硬度S390铸钢丸，对弹簧片的张紧面进行喷丸处理，达到喷丸设备一次循环所达到的最小完全（100%）覆盖率。根据作者的观察，阿尔门饱和是在第一次循环内达到。多次喷丸后，未观察到阿尔门弧高度增加。通过使用10倍放大镜进行现场直接观察/检查，并随后通过更大放大倍数的显微镜观察进行验证，在一个过程中，弹簧叶片也实现了完全覆盖。抛丸速度和传送带速度不可变，因此，在该过程中是固定的。制造商既没有用于控制弹丸尺寸的筛选器，也没有用于控制弹丸形状的螺旋滑块等设备。弹丸维护实践仅包括每隔一段时间添加新弹丸，以补偿喷丸过程中弹丸的破碎损失。从过程弹丸的外观可以明显看出，缺乏弹丸维护，这可以通过肉眼观察到的颗粒大小和形状的变化来证明。根据AMS-S-13165的要求，通过标准筛RoTap测试和显微镜分析，来确定制造商现场使用的以及现有新弹丸的颗粒大小分布。下表列出了使用中及新弹丸的RoTap筛选结果。结果与AMS-S-13165要求之间的差异以红色突出显示。可以看出，新弹丸的尺寸分布符合要求，14目筛网上保留的粗颗粒数量略多。另外，尺寸分布在要求范围内。另一方面，过程弹丸显示出明显的细弹丸颗粒偏差。代表性弹丸样品的照片（放大10倍）如图1的插图所示。不仅过程弹丸中存在过多的细颗粒，其中很大一部分显然是颗粒破裂的结果。如前所述，新弹丸中有可接受数量的差异颗粒，而过程弹丸中有过多数量的差异颗粒。从这一证据中很容易推断出，由于缺乏筛选器和/或形状控制装置，使得差异弹丸和劣化弹丸得以保留，在工艺中继续使用。用过程弹丸喷丸后的样品表面纹理比使用新弹丸喷丸后的样品表面纹理更不规则。新弹丸喷丸表面比过程弹丸喷丸表面具有更多规则形状和光滑的冲击压痕。表面纹理的差异很容易被解释为是由于插图中突出显示的颗粒尺寸分布和差异颗粒数量的不同造成的。不仅表面外观不同，疲劳试验后，使用过程弹丸喷丸的样品在主断口附近有许多二次裂纹（图1中的红色箭头）。经新弹丸喷丸处理的样品除主疲劳裂纹外，无其他裂纹。对于采用新弹丸喷丸的样品，疲劳寿命也有大约50%的差异。大量二次疲劳裂纹通常表示存在相对较高的循环应力或表面损伤。从逻辑上讲，在本案例中，这是过程弹丸的表面损伤问题，因为新弹丸在喷丸后不会产生二次裂纹。两个样品在相同的负载条件下进行测试。图1：过程弹丸（左）和新弹丸（右）喷丸后的表面。插图显示弹丸样品。红点表示形状不同的颗粒。图2：喷丸表面的微重叠和微裂纹（左SEM照片）以及与微裂纹相关的疲劳起源（右SEM照片）图3：金相截面图，显示喷丸表面微重叠（左图）和微裂纹（右图）产生的疲劳裂纹通过疲劳起源区域的扫描电子显微镜观察和金相切片揭示了过程弹丸喷丸后的表面损伤的进一步证据。如图2和图3所示，疲劳起源与喷丸表面上的微重叠和微裂纹有关。在使用新弹丸喷丸的样品表面上产生的疲劳裂纹未显示出与类似缺陷相关的证据。下一节将进一步讨论疲劳行为。维护不佳的过程弹丸会降低疲劳寿命的其他证据体现在表面层中产生的残余应力上。图4显示了通过X射线衍射分析从过程弹丸及新弹丸喷丸后的样品中获得的残余应力深度分布。很容易看出，过程弹丸喷丸后的样品表面和近表面的压应力大小远小于新弹丸喷丸后的样品，深度约为表面下0.015英寸。由于峰值宽度-深度分布的相似性，推断过程弹丸中较大尺寸的颗粒在产生深层残余应力方面占主导地位，而较细和变形的颗粒在诱发表面损伤方面占主导地位，导致疲劳寿命降低。疲劳寿命分析作者分析了弹簧制造商2006年和2007年迄今为止的所有疲劳寿命结果。如前所述，作者对2006年的一些样品进行了检查，发现在使用维护较差弹丸与新弹丸喷丸后的样品中，存在更多表面微重叠和其他喷丸表面损伤的证据。由此推断，用过程弹丸喷丸后的样品中，表面损伤的发生率较高，这是观察到的较低疲劳寿命的原因。此外，作者怀疑喷丸强度和覆盖率过大也可能导致低疲劳寿命。因此，在外部源下以较低强度（12A）和受控覆盖率对一些样品进行喷丸处理。这些样本的寿命结果确实比2006年样本的寿命结果要大，但改善的幅度却小得令人失望。更令人失望的是，2007年喷丸和测试的样品显示出比在良好控制条件下喷丸的样品稍长的疲劳寿命。从可用疲劳寿命结果的观察有助于解释在其他方面难以合理化和令人失望的疲劳结果。样品之间的硬度存在差异，这些差异导致寿命不同，如图5所示的趋势所示。随着硬度的增加，观察到的寿命更长。这种趋势只能部分解释样品之间的寿命差异；然而，这种影响对基于表面条件差异的结果解释产生了混淆影响。可以对结果进行基于硬度的归一化，以改进寿命比较；然而，这被认为是徒劳的，因为存在更大的混淆影响。这不是那么容易解决的。当前调查中的样品在相当高的应力水平下进行了测试，因此，寿命差异在正常疲劳分散的“泥浆”中被掩盖，至少是疲劳寿命的两倍或更多。图6所示板簧的历史疲劳S-N曲线（参见对图标题中的参考）用于说明这种影响。作者在此图上放置了红色虚线圆圈，以表示当前调查的测试结果。可以看出，当前结果的区域在于S-N行为的收敛区域。由此得出的一个非常重要的推论是，除非测试了统计上大量的样品，否则通常预期的疲劳寿命分散（系数2-5）不可能允许在表面处理之间进行区分。当然，目前测试的每种情况下的一两个样品并不代表统计上的大量数据。另一种测试方法是在较低的应力水平下进行测试，在较低的应力水平下，疲劳寿命的较大差异可能会导致表面处理之间的差异。在本次调查范围内，无论是对大量样品进行测试，还是在低得多的应力水平下进行测试，在经济上都不可行。试验装置的固定循环试验频率为0.5 Hz。因此，测试（包括设置）的典型持续时间约为一天。无论是在这段时间内进行大量此类试验，还是在较低的压力水平下进行试验，以获得十倍的寿命，都被认为在经济上不可行。因此，放弃了试图通过疲劳寿命试验结果来优化喷丸参数的想法。可能采用样品测试而非组件测试方法，但在调查的限制范围内，这在经济上也是不可行的。喷丸参数研究进一步研究了喷丸强度、覆盖率和弹丸尺寸对板簧材料压缩残余应力大小和表面粗糙度的影响。下表显示了所选参数的组合和值。表面粗糙度数据汇总在图7中，该图为所用各种强度和弹丸尺寸的表面粗糙度与覆盖率的曲线图。数据显示，对于给定强度和弹丸尺寸（即，表面粗糙度），随着覆盖率的增加，覆盖率从80%增加到100%到200%，表面粗糙度通常会出现轻微下降的趋势。显然，许多位置不断增加的重复撞击次数有助于“压平”表面细节，尽管对粗糙度的影响被认为是适度的。在给定强度下，弹丸尺寸对粗糙度的影响与预期相反。对于给定的强度，根据物理要求，较小的颗粒必须产生较深的压痕，才能与较大的颗粒产生相同的强度，从而产生相同的效果，因此从逻辑上讲，可以期望更大的粗糙度。黄色和深蓝色曲线（代表几乎相同强度（9.6和10.4A））的位置之间的比较表明，较小的弹丸（S330）产生的表面比较大的弹丸（S460）产生的表面更平滑。同样，代表几乎相同强度（5.6和5.9C）的亮蓝色和紫色曲线的比较再次表明，较小的弹丸（S330）比较大的弹丸（S550）产生的粗糙度小得多。奇怪的是，与较大或较小的弹丸（某些情况下为混合弹丸）相比，强度相当（6.5C）的中等大小弹丸（S460）产生的粗糙度更低。不论弹丸大小，强度的影响也是参差不齐。在这里，也许并不奇怪，对于较大强度之一（5.9C，紫色曲线），经历了最大粗糙度，然而令人惊讶的是，中等强度（13A，棕色曲线）的粗糙度最小。作者向读者保证，此处展示的喷丸试验是在计算机监控和控制条件下非常仔细地进行的，并得到了适当的阿尔门饱和度和覆盖率测定以及纯弹丸的支持。在大多数情况下，喷丸产生的表面残余应力的大小比表面粗糙度更重要，或者，如果必须降低粗糙度，可能需要少量去除喷丸后的金属。事实上，这种材料去除也可能去除喷丸引起的微重叠，并提高疲劳性能。因此，如果要在残余应力与粗糙度之间进行选择，则应选择产生最大残余应力的喷丸处理，然后在必要时依靠适当的喷丸后表面处理来实现所需的表面光洁度。如图8总结了由喷丸试验产生的表面残余应力。虽然并非在所有情况下都清晰可见，但较低强度的喷丸有利于获得较大的表面残余应力。有趣的是，使用参数，13A强度和S550弹丸进行喷丸时，残余应力的大小最佳，这也产生了最低的表面粗糙度。弹丸尺寸的影响通常是混合的，而几乎所有情况下的覆盖效果都显示出随着覆盖率的增加，残余应力大小有适度的改善趋势。摘要和建议这项研究表明，通过原始工艺喷丸的板簧的疲劳试验寿命主要由喷丸缺陷（即微重叠和微裂纹）引起的疲劳裂纹萌生决定。这些缺陷主要是由于使用维护较差的弹丸进行喷丸，该弹丸含有大量破碎和亚尺寸颗粒。制造商的疲劳寿命结果似乎受到材料硬度的影响，因此正常生产范围内的硬度越大，疲劳寿命越长。此外，有关板簧疲劳的历史数据还表明，疲劳试验制度处于一个无法很好区分过程对疲劳寿命影响的水平。经济因素阻止了后一个问题的纠正，并且还没有进行进一步的疲劳测试。进行了额外的喷丸试验以研究弹丸尺寸、喷丸强度和覆盖率对表面粗糙度和表面残余应力的影响。结果表明，所研究范围内的中等强度，以及在所研究的范围内更大的覆盖率更有利于粗糙度和残余应力大小，尽管覆盖率的影响不大。弹丸尺寸对所研究范围的影响是混合的。根据本次研究结果向板簧制造商提出的工艺改进建议如下：• 获得用于弹丸维护的在线筛分功能，或切换到不锈钢丝切丸以大大减少弹丸颗粒破损。• 将喷丸强度从 6-7C 稍微降低到 12-14A。这也应该有助于减少弹丸破损。• 更改弹丸流速和/或传送带速度以确保覆盖率在 100-200% 范围内。板簧制造商实施了多项更改，包括使用不锈钢丝切丸，将平均弹簧硬度提高，并在抛头上添加速度控制器。随着时间的推移进一步疲劳测试有望证明寿命益处。
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