在發(fā)動(dòng)機(jī)中，葉片是其重要組成部件之一。由 于發(fā)動(dòng)機(jī) 葉片為異形空間 曲面 、葉片較 薄 、外形復(fù) 雜 、承 受 負(fù) 荷 大 、工 作 環(huán) 境 惡 劣 ，因 此 葉 片 在 制 造 完 成后需要進(jìn)行噴丸強(qiáng)化 ，以提高其疲勞強(qiáng)度和使用 壽命 ，同時(shí)還能增強(qiáng)其抗腐蝕能力 。

噴丸強(qiáng)化是 目前提高零部件 的使用壽命 和疲 勞強(qiáng)度的最實(shí)用和有效的方法之一。噴丸強(qiáng)化過程 是使用壓縮空氣將大量 的彈丸噴射 到工件 的表面 上，在工件表面積累大量壓應(yīng)力，使葉片在交變疲 勞應(yīng)力下裂紋萌生和擴(kuò)展的勢(shì)壘提高 ，提高 了抗腐 蝕破壞和疲勞破壞的能力。另外 ，在噴丸強(qiáng)化過程 中，表層組織在彈丸 的大力打擊下會(huì)發(fā)生動(dòng)態(tài)再結(jié) 晶，表層組織細(xì)化 、殘余應(yīng)力值提高 ，可大大提高工 件的疲勞強(qiáng)度 。

1 葉片噴丸強(qiáng)化工藝的研究

葉片噴丸強(qiáng)化工藝的選擇直接影響噴丸的效 果 。噴丸強(qiáng)化工藝參數(shù)主要包括噴丸介質(zhì)、噴丸強(qiáng)度、覆蓋率、表面粗糙度等。對(duì)于葉片而言，適當(dāng)?shù)?控制噴丸工藝的參數(shù)，使應(yīng)變層內(nèi)的這些變化如組 織結(jié)構(gòu)的變化 、相變以及殘余應(yīng)力場(chǎng)等均可能成為 強(qiáng)化因素，是提高葉片彎曲疲勞和接觸疲勞極限的 強(qiáng)化機(jī)制。

1.1 噴 丸 介 質(zhì)

噴丸介質(zhì)的選擇主要受彈丸的直徑、彈丸的形狀 的影響。發(fā)動(dòng)機(jī)葉片應(yīng)用的場(chǎng)合要求較高 ，一般 選用直徑為 0.6mm~0.8mm的彈丸。彈丸的形狀 直接影響噴丸的效果 ，應(yīng)保證球面光滑 、尺寸均勻 。

 1.2 噴丸強(qiáng)度

目前，噴丸強(qiáng)度值的測(cè)量是使用阿爾門試片確 定。測(cè)量噴丸強(qiáng)度常用的試片有 N試片 (有色金 屬 )、A 試 片 (最 常 用 )、C 試 片 (更 高 強(qiáng) 度 )三 種 。其 測(cè) 量原理是噴丸后將夾具撤除，測(cè)量試 片經(jīng)噴丸變形 后的弧高，并以此弧高度定義為噴丸強(qiáng)度，如圖 1 所示閣。對(duì)于弧高的測(cè)量可以使用噴丸強(qiáng)度測(cè)試儀， 能增加測(cè)量的準(zhǔn)確性。也可近似地以被噴金屬表面 殘余壓應(yīng)力值和壓應(yīng)力層深度表示。葉片噴丸的殘 余 壓 應(yīng) 力 值 要 求 不 少 于 2 .5 M P a ， 壓 應(yīng) 力 層 深 度 要 求 為 0.03mm ~0.06mm。

1.3 覆蓋率

噴丸覆蓋率是指噴丸后工件上形成 的凹痕覆蓋的面積與工件表面的總面積的百分比。如果工件 全部被凹痕覆蓋 ，那么覆蓋率為 10%，一般情況下 覆 蓋 率 應(yīng) 大 于 等 于 100% ， 這 樣 才 能 達(dá) 到 噴 丸 的 目 的。如果覆蓋率超過 10%，相應(yīng)的噴丸強(qiáng)化的時(shí)間 也會(huì)按 比例增加 。葉片噴丸后覆蓋率應(yīng)達(dá)到 150%~ 200% 的 要 求 。

1.4 表面粗糙度

表 面粗糙度是指加工表面上具有 的較小 間隔 和峰谷所組成的微觀幾何形狀特征，它是表征材料 表 面幾何特征的參數(shù)之一 。噴丸強(qiáng)化過程會(huì)引起 工件 的表面粗糙度 的增大 ，造成零 件的表面不光 滑 ，在噴丸工程 中 ，在達(dá)到噴丸要求的前 提下應(yīng)盡 量減小噴丸后的粗糙度。發(fā)動(dòng)機(jī)葉片噴丸后表面粗糙 度 要 求 為 R a 1 .6 ~ R a 3 .2 .

2 葉片噴丸強(qiáng)化設(shè)備的研究

噴丸強(qiáng)化機(jī)包括噴丸機(jī)強(qiáng)化室、提升機(jī)、螺旋 輸 送 、分離器 、旋轉(zhuǎn) 工作 臺(tái) 、夾具和除塵 裝置七部 分，同時(shí)噴丸機(jī)采用數(shù)控操作的形式，噴丸強(qiáng)化室 是噴丸設(shè)備 的主要組成部分 ，為零件 的噴丸強(qiáng)化提 供了空間 ，提升機(jī)和螺旋輸送是噴丸裝置中回收彈丸的必備輸送設(shè)備 ，分離器是用來將完整的彈丸與 不完整的及其他雜質(zhì)分離開 ，工作臺(tái)上面可 以直接 放置用來夾 緊發(fā)動(dòng)機(jī)葉片的夾具裝置 ，其旋轉(zhuǎn)可 以 帶動(dòng)夾具及葉片旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)更好 的噴丸效果。

2.1 噴丸器設(shè)計(jì)

噴丸器 的設(shè)計(jì) 主要包括體 噴送方式 和噴丸室兩個(gè)方面。噴送方式有吸送式和壓送式兩種。吸送 式的工作原理如 圖 2所示 。其特點(diǎn)是供料簡(jiǎn)單方 便 ，但彈丸對(duì)工件 的作用力小 ，物料容易破碎 ，不適 用于發(fā)動(dòng)機(jī)葉片噴丸強(qiáng)化的輸送方式中。壓送式的工 作 原 理 如 圖 3 所 示 。 特 點(diǎn) 是 操 作 維 修 簡(jiǎn) 易 、效 率 高，可用于噴丸強(qiáng)化裝置中，對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)葉片的噴丸強(qiáng)化常采用壓送式輸送裝置。

隨著科學(xué)技術(shù) 的不斷發(fā)展 ，人們對(duì)噴丸強(qiáng)化室 的要求也會(huì)越來越高，尤其是發(fā)動(dòng)機(jī)葉片形狀復(fù)雜 有不 同的曲面組成。在完成噴丸要求 的同時(shí) ，還應(yīng)盡量提高 工人 的工作環(huán)境 ，減 少環(huán)境 污染 。發(fā)動(dòng)機(jī) 葉 片噴丸強(qiáng)化的噴丸強(qiáng)化室的尺寸設(shè)計(jì)為 1800mm× 1 800 mm × 2 50 0 m m ，其 主 要 結(jié) 構(gòu) 為 室 體 鋼 板 、內(nèi) 防 護(hù)板、蓋板、噴丸室大門、噴槍及密封裝置，噴槍使 用機(jī)械手夾持，可以根據(jù)葉片的曲面形狀旋轉(zhuǎn)移動(dòng) 進(jìn)行噴丸，噴丸室的外形主要采用錐形下封頭設(shè)計(jì) 方式 。在錐形下封頭上面放置螺旋輸送器 ，噴射到 噴丸室的鋼丸，滑落到螺旋輸送器上?？梢詼p少制造 成本 ，大大提高工作效率。

2.2提升機(jī)和輸送設(shè)備的設(shè)計(jì)

提升機(jī)和輸送設(shè)備屬于機(jī)械回收設(shè)備，由于斗 式提升機(jī)設(shè)備制造簡(jiǎn)單 ，工作效率高 ，所 以采用斗 式提升機(jī)。斗式提升機(jī)(圖4)主要由上部傳動(dòng)、料 斗 、和皮帶 、外罩 、減速機(jī)組成 。料斗的材料為 HT150，共有 31個(gè)，主要收集彈丸，外罩主要保護(hù)內(nèi) 部的傳動(dòng)不受影響，同時(shí)采用行星擺線針輪減速機(jī)。

輸送設(shè)備選擇螺旋輸送。其結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單 ，主要 組 成 部 分為鋼管 、螺旋片 、圓 筒 、法蘭 、主動(dòng)輪 、從動(dòng)輪 、減速機(jī)。其工作原理為噴丸時(shí)所落下的彈丸 經(jīng)集丸斗落入 回收螺旋輸送機(jī) ，由螺旋輸送機(jī)輸送 到斗式提升機(jī)中，再由斗式提升機(jī)送人到儲(chǔ)丸斗，經(jīng) 過完全分離篩選的丸料落人噴丸器，這樣循環(huán)使用。

 2 .3 分 離 器 的 設(shè) 計(jì)

分離器是噴丸設(shè)備的關(guān)鍵部件之一 ，由前后端 板、孔板、溜丸管、門、出風(fēng)口組成。分離器的主要功 能是將 彈丸與其他雜質(zhì)分離 ，從斗式提升機(jī)提升的 丸料混合物 ，由螺旋輸送機(jī)運(yùn)送至分離器 ，同時(shí) ，除 塵風(fēng)機(jī)通過分離器的風(fēng) 口將彈丸和破碎彈丸 、粉塵 有效分離。達(dá)到分離的效果。

2 .4 工 作 臺(tái) 及 夾 具 的 設(shè) 計(jì)

工作臺(tái)(圖 5)的設(shè)計(jì)關(guān)鍵在于工作臺(tái)底部的支撐 。為了減輕軸和軸承承載的載荷 ，將工作 臺(tái)上盤 設(shè)計(jì)成滾道 的形式 ，同時(shí)工作 臺(tái)底座直接對(duì)其支 撐 ，止推軸承和滾道 同時(shí)承受軸 向力 ，這樣滾道在 工作中起到輔助支撐的作用，為了減少工作臺(tái)底座 的體 積及制造 費(fèi)用 ，工作 臺(tái)底座設(shè)計(jì)成轉(zhuǎn)盤 的形 式。這樣既能提高工作效率 ，又能提高設(shè)備的使用壽命。 發(fā)動(dòng)機(jī)葉片噴丸強(qiáng)化的夾具(圖6)是直接夾緊葉片的榫頭，這種夾具設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、實(shí)用。主要包括底 座 、固 定 塊 、滑 塊 、夾 緊 件 (可 更 換 )、導(dǎo) 向 軸 及 電 氣 裝置等 。發(fā)動(dòng)機(jī)葉片的種類和數(shù)量較多 ，可 以根據(jù) 不同的榫頭形狀設(shè)計(jì)不 同的夾緊件以便更換 。

 2.5 除塵裝置的設(shè)計(jì)

噴丸設(shè)備的除塵裝置是保證噴丸室 內(nèi)的能見 度及噴丸的效果，目前的除塵設(shè)備主要有布袋除塵 器 、噴淋除塵器、雙級(jí)渦旋除塵器、濾筒除塵器等 等。由于濾筒除塵器除塵效果好、裝拆方便、體積小 等優(yōu)點(diǎn)，本設(shè)計(jì)中選擇濾筒除塵器。丸料進(jìn)人重力 風(fēng)選區(qū)進(jìn)行分離，同時(shí)粉塵被風(fēng)機(jī)帶人濾筒式除塵 器進(jìn)行收集，少量被風(fēng)機(jī)排出大氣 。而大部分清潔丸 料進(jìn)入儲(chǔ)丸室。最后鋼丸通過流量控制閥進(jìn)入拋丸 器 進(jìn) 丸 口 ，進(jìn) 行 重 復(fù) 循 環(huán)。 噴 丸 設(shè) 備 各 個(gè) 部 分 設(shè) 計(jì) 完 成 后 ，噴 丸 室 的 整 體 圖 如 圖 7 所 示 。

3結(jié)論

發(fā)動(dòng)機(jī)葉片強(qiáng)化機(jī)屬于專用設(shè)備 ，可 以對(duì)發(fā)動(dòng) 機(jī)的葉片進(jìn)行有效噴丸。發(fā)動(dòng)機(jī)葉片型面屬空間自由曲面 ，其加工精度要求較高 ，是一種特殊 的零件 ， 由于葉片數(shù)量多，形狀復(fù)雜，同時(shí)屬于薄壁零件，所 以需要專 門的噴丸機(jī)對(duì)其進(jìn)行噴丸。