CN101337317B - 一种强化钢丸的制备方法 - Google Patents

Abstract

一种强化钢丸的制备方法，它涉及一种金属产品的制备方法，尤其是一种用于金属表面处理的强化钢丸的制备方法。强化钢丸的制备方法包括如下工艺流程：选料→拉丝→切割→筛分→检测→入库，或：选料→拉丝→切割→表面磨圆强化→筛分→检测→入库。本发明由于强化钢丸采用符合元素成分比例及硬度偏差范围要求的型材-弹簧钢丝为原料生产而成，因此强化钢丸的密度、元素比例一致性高。本发明由于采用了全新的工艺流程，因此所得强化钢丸不会出现空心和表面裂纹现象，表面形状差异小，表面强度高、使用寿命长。利用本发明提供的制备方法生产出的强化钢丸特别适用于高端工件表面处理。

Description

一种强化钢丸的制备方法

技术领域

本发明涉及一种金属产品的制备方法，尤其是一种用于金属表面处理的强化钢丸的制备方法。

技术背景

目前，在我国，生产用于金属表面处理的钢丸的工艺方法主要有两种，一是从废钢和铁泥中提取，二是通过雾化方式生产。由这两种方式生产所得的钢丸存在如下缺陷：钢丸的密度、表面形状、元素比例不容易控制，且硬度偏差大，容易产生空心和表面微裂纹，在抛丸或喷丸过程中耐冲击性和耐摩擦性不够，容易破碎，使用寿命短。特别是用于高强度钢材的抛丸清理及强化处理时，如用于大飞机制造、航天航空、汽车、摩托车、造船、传动装置、弹簧制造等行业金属表面处理时，这类钢丸的缺点尤为突出，无法满足改变工件表面应力状态、使工件表面硬化、提高零件的耐磨性和抗疲劳强度这样的工艺要求。

发明内容

本发明的目的在于改变现有钢丸制备方法，提供一种能生产出表面强度高、耐久性好、硬度偏差小的，适用于高端工件表面处理的强化钢丸的制备方法。

本发明的技术解决方案是：强化钢丸的制备方法包括如下工艺流程：

选料→拉丝→切割→筛分→检测→入库，

或：选料→拉丝→切割→表面磨圆强化→筛分→检测→入库。

所述选料指选用元素成分比例与成品强化钢丸一致，硬度偏差在成品强化钢丸标准硬度±50HV范围内的弹簧钢丝为生产原材料。

所述拉丝指按产品规格要求，对原材料进行3～5次的拉丝，将弹簧钢丝拉丝成0.2～3毫米之间不同规格的圆柱形钢丝。

所述切割指将圆柱形钢丝切割成长度一致的小圆柱体切段，切割长度与圆柱形钢丝的直径一致。

所述表面磨圆强化是指采用磨圆强化设备对圆柱体切段进行撞击磨圆与撞击强化。

所述筛分指按尺寸规格要求进行2～3次筛分。

所述检测指硬度及耐久性检测。

本发明的优点在于：由于强化钢丸采用符合元素成分比例及硬度偏差范围要求的型材一弹簧钢丝为原料生产而成，因此强化钢丸的密度、元素比例一致性高。由于强化钢丸的生产工艺为：

选料→拉丝→切割→筛分→检测→入库，

或：选料→拉丝→切割→表面磨圆强化→筛分→检测→入库。

因此所得强化钢丸不会出现空心和表面裂纹现象，表面形状差异小，表面强度高、使用寿命长。利用本发明提供的制备方法生产出的强化钢丸特别适用于高端工件表面处理。

具体实施方式

一种强化钢丸，其重量百分组成为碳0.45～0.85％，锰0.30～1.30％，硅0.15～0.35％，硫≤0.050％，磷≤0.040％，余量为铁和不可避免的杂质。平均硬度为640HV，硬度偏差范围为±25HV。

强化钢丸按照形状可以分为四类：

圆柱型——代号为Z；

椭圆型——代号为G1；

准球型——代号为G2；

球型——代号为G3。

要生产上述强化钢丸，其生产工艺为：

选料→拉丝→切割→筛分→检测→入库，

或：选料→拉丝→切割→表面磨圆强化→筛分→检测→入库。

其中选料是指选用元素成分比例按重量百分组成为碳0.45～0.85％，锰0.30～1.30％，硅0.15～0.35％，硫≤0.050％，磷≤0.040％，余量为铁和不可避免的杂质的，硬度偏差范围为640±50HV的碳素弹簧钢丝为生产原材料。

拉丝是指按产品规格要求，对原材料进行3～5次的拉丝，将碳素弹簧钢丝拉丝成0.2～3毫米之间不同规格的圆柱形钢丝；

切割是指用切丝机将圆柱形钢丝切割成长度一致的小圆柱体切段，切割长度与圆柱形钢丝的直径一致，剪切截面要求平整、无毛刺、无拖尾。

表面磨圆强化是指采用磨圆强化设备对圆柱体切段进行高速撞击从而得到磨圆强化的效果。磨圆强化设备使圆柱体切段以60～100米每秒的速度射出，经过30～80厘米的距离后撞击强化室内壁，根据反复撞击时间的不同控制粒丸形状、硬度及硬度偏差。

强化具体时间如下：

Z：0分钟

G1：30～60分钟

G2：60～分钟

G3：80～分钟

强化钢丸的硬度等级和硬度范围：

筛分的方法及步骤是：

1、第一筛：尺寸规格在颗粒偏差+0.1毫米，即筛孔直径为标准尺寸规格+0.1毫米；

2、第二筛：尺寸规格为标准产品，颗粒偏差近似为+0.00毫米，即筛孔直径为标准尺寸规格；

3、第三筛：尺寸规格在颗粒偏差为-0.1毫米，即筛孔直径为标准尺寸规格-0.1毫米；

4、去除表面形状不规则的产品，丸粒放大25倍目测，不合率≤0.3％。

附：最后过筛率：Z≤0.7％，G1≤0.5％，G2≤0.5％，G3≤0.5％。丸粒标准尺寸规格范围：0.30～2.00毫米。

第一、二、三筛上的留筛率和过筛率的测试方法

第X筛的留筛率——经过筛网筛选之后残留在筛网上的残余物占总样的百分比。

第X筛的过筛率——经过筛网筛选之后通过筛网被筛落下去的过筛物占总样的百分比。

取被测强化钢丸约1千克左右，在称重精度不低于0.1克的天平上称出样本总的重量，然后放在第一级筛网中过筛，收集残余在筛网上的残余物。将其放在天平上称重，求出第一筛留筛率重量百分比，在此之后将第一级筛筛过物再放入第二级筛网中过筛，将残留在第二筛网中的残留物再次称重，求出第二级筛的留筛率重量百分比，以此类推，将第二级筛过筛物再放到第三级筛网中过筛，收集第三筛的留筛残余物和过筛物质，将其放在天平上，求出第三筛的留筛率和过筛率总量百分比。整个测试过程可以放在三筛重叠的自动分筛机上一次测试。

事例：测定公称尺寸为1.0毫米强化钢丸尺寸分布。

量具：三级标准筛网各一个，第一筛0.9毫米，第二筛1.00毫米，第三筛1.10毫米，及一个无筛孔容器，精度不低于0.1克称重天平一台。

测试步骤：

随机抽取一千克强化钢丸，对规格比较大的强化钢丸可以抽取更多重量的测试样品。

将干净的第一、二、三筛及无孔容器重串在自动振动筛机上，允许采用手工方法。

将全部抽样强化钢丸倒入第一筛中，开动机器过筛，或手动过筛。

在天平上分别称重第一筛中的残余物，第二筛中的残余物，第三筛中的残余物及过筛物(既无孔容器中的残余物)。

将其各自称得的重量除以最初抽取样品的总重，得出其尺寸分布重量百分比。

硬度检测方法：

随机收取100颗丸粒，进行镶嵌，镶嵌温度不超过120摄氏度，镶嵌完成后用砂轮打磨，使丸粒暴露面接近丸粒公称直径尺寸的三分之一处，然后用红砂纸将丸粒面磨平，砂纸打磨制梯过程应用湿磨，防止丸粒局部过热，然后对在此磨面上中心的20粒按GB/14340标准测试其维氏硬度、丸粒尺寸0.4毫米载荷为4.90牛顿(0.5千克)，丸粒尺寸0.5～1.2毫米载荷为9.81牛顿(1.0千克)，每个丸粒测一点，20个硬度值相加后取算术平均值，并且其任何测试值必须在规定的该级硬度范围。

耐久性测试方法：

从被测丸粒中随机抽样500克丸粒和备用100克丸粒，将100克丸粒全部放入Ervin(埃文)试验机中测试，Ervin(埃文)试验机设500转为一个循环，设一个循环试验后用公称直径0.2毫米标准分选筛筛取装试验丸粒的小丸粒及灰尘，用备用丸粒补充其损失的丸粒重量，依次类推继续循环试验直至损失丸粒重量达到100克，由此推算失重100克丸粒使的转数定为耐久性。

耐久性的计算公式为：

累计循环旋转总转数-[(500÷最后一次循环损耗重量)×(累计损耗总重量一100)]

事例：取样品500克和备份100克，设置每500转为一个循环，当总重量损耗超过100克时共转九个循环，计4500转，最后一个循环损耗为25克，最终损耗总重量为118.6克，计算在刚刚损耗到100克时，所转的转数，既强化钢丸的耐久性。

4500-[(500÷25)×(118.6-100)]

＝4500-20×18.6

＝4500-372

＝4128

即：4128就是该样品的耐久性

最后得到成品相关数据如下表：

各种不同元素成分比例、硬度及硬度偏差范围的碳素强化钢丸、不锈钢强化钢丸均可采用本发明提供的制备方法生产而得。

Claims (6)

1.一种强化钢丸的制备方法，其特征在于：它的制备方法包括如下工艺流程：

选料→拉丝→切割→筛分→检测→入库；或：

选料→拉丝→切割→表面磨圆强化→筛分→检测→入库；

所述拉丝指按产品规格要求，对原材料进行3～5次的拉丝，将弹簧钢丝拉丝成0.2～3.0毫米之间不同规格的圆柱形钢丝；

所述表面磨圆强化是指采用磨圆强化设备对圆柱体切段进行撞击磨圆与撞击强化，磨圆强化设备使圆柱体切段以60～100米每秒的速度射出，经过30～80厘米的距离后撞击强化室内壁，撞击所用时间是圆柱型强化钢丸0分钟、椭圆型强化钢丸30～60分钟、准球型强化钢丸60～90分钟、球型强化钢丸80～120分钟；

所述筛分指按尺寸规格要求进行2～3次筛分，筛分的方法及步骤是：

a、第一筛：尺寸规格在颗粒偏差+0.1毫米，即筛孔直径为标准尺寸规格+0.1毫米；

b、第二筛：尺寸规格为标准产品，颗粒偏差近似为+0.00毫米，即筛孔直径为标准尺寸规格；

c、第三筛：尺寸规格在颗粒偏差为-0.1毫米，即筛孔直径为标准尺寸规格-0.1毫米；

d、去除表面形状不规则的产品，丸粒放大25倍目测，不合率≤0.3％。

2.据权利要求1所述的一种强化钢丸的制备方法，其特征在于：所述选料指选用元素成分比例与成品强化钢丸一致，硬度偏差在成品强化钢丸标准硬度±50HV范围内的弹簧钢丝为生产原材料。

3.据权利要求1所述的一种强化钢丸的制备方法，其特征在于：所述切割指将圆柱形钢丝切割成长度一致的小圆柱体切段，切割长度与圆柱形钢丝的直径一致。

4.据权利要求1所述的一种强化钢丸的制备方法，其特征在于：所述检测指硬度及耐久性检测。

5.据权利要求4所述的一种强化钢丸的制备方法，其特征在于：硬度检测方法为：随机收取100颗丸粒，进行镶嵌，镶嵌温度不超过120摄氏度，镶嵌完成后用砂轮打磨，使丸粒暴露面接近丸粒公称直径尺寸的三分之一处，然后用红砂纸将丸粒面磨平，砂纸打磨制梯过程应用湿磨，防止丸粒局部过热，然后对在此磨面上中心的20粒按GB/14340标准测试其维氏硬度，丸粒尺寸≤0.4毫米载荷为4.90牛顿，丸粒尺寸0.5-1.2毫米载荷为9.81牛顿，每个丸粒测一点，20个硬度值相加后取算术平均值，并且其任何测试值必须在规定的该级硬度范围。

6.据权利要求4所述的一种强化钢丸的制备方法，其特征在于：耐久性测试方法为：从被测丸粒中随机抽样500克丸粒和备用100克丸粒，将500克丸粒全部放入埃文(Ervin)试验机中测试，埃文(Ervin)试验机设500转为一个循环，设一个循环试验后用公称直径0.2毫米标准分选筛筛取装试验丸粒的小丸粒及灰尘，用备用丸粒补充其损失的丸粒重量，依次类推继续循环试验直至损失丸粒重量达到100克，由此推算失重100克丸粒使的转数定为耐久性。