喷丸强化工艺根据弹丸干湿状态,分为干式喷丸法和湿式喷丸法。
其特点如下:
(1)从强化机理的角度干法和湿法的喷丸强化机理是相同的,都是将大量高速运动的弹丸喷射到金属零构件表面上,使零构件表层和次表层金属产生塑性形变(冷作硬化层),呈现理想的组织结构(组织强化)和残余应力分布(应力强化);
(2)从动力源和喷丸强度的角度干法以压缩空气和机械离心力为动力,来源广泛,可以实现低、中、高全强度喷丸。湿法,一种是以压缩空气为动力,采用湿式供丸方式,但由于丸液混合介质的密度比空气密度约高10倍,丸粒得不到充分加速,造成丸粒撞击靶体的速度不会很高,只能实现中低强度喷丸;另一种是采用离心杂质泵直接泵送丸液混合介质方式,由于受泵压的限制,丸粒的速度较低,只能实现低强度喷丸。所以,传统喷丸强化湿喷工艺只能用于中低强度喷丸;
(3)从能量效率的角度干法机械离心式喷丸效率高,气动喷丸时利用压缩空气作动力加速弹丸功率消耗较大,效率偏低。湿法直接泵送式效率高,空气动力式效率低;
(4)从喷丸表面质量的角度在相同的喷丸规范下,湿法喷丸靶材表面粗糙度低于干法。笔者研究表明,根据固体表面边界膜理论[1],在弹丸和金属靶体表面均存在着水介质吸附薄膜,一方面,由于水的体积压缩系数很小,当弹丸撞击靶体时,吸附膜在弹丸和靶体间类似于液体弹簧,起到减冲作用,降低了弹丸对靶体的冲击动能;另一方面,由于水的润滑作用,改善了弹丸与靶体表面的摩擦状态,减轻了磨损;
(5)从环境污染的角度湿式喷丸噪声低、无尘、无味、安全、卫生,这是干式喷丸所不及的。