作为典型的表面强化技术，喷丸强化被广泛应用于齿轮等重要金属部件的表面强化中，具有显著的强化效果、实施方便、适应面广和能耗低的优点。喷丸强化技术是通过丸流高速运动不断冲击材料表面，细化材料表层，优化表层材料组织结构，明显增强其硬度和耐磨性。但从目前喷丸技术应用情况来看，由于工作人员对齿轮抛丸强化机理认识不清，抛丸工艺参数合理性有待提升，导致表面粗糙度较高，给喷丸技术加工带来较强不确定性。工作人员不清楚抛丸强化机理，往往结合自身经验选择喷丸工艺参数，降低整个加工效果。因此，在齿轮喷丸强化方面，必须注意工艺参数的合理选择，避免过喷和欠喷现象的发生。
一、齿轮喷丸加工流程
齿轮喷丸加工是一种常见的表面处理方法，用于清除齿轮表面的油污、氧化层和其他杂质，以提高齿轮的表面质量和使用寿命。下面将详细介绍齿轮喷丸加工的流程。
首先，准备喷丸机。喷丸机是用来将喷丸材料加速至一定速度，冲击到齿轮表面的设备。根据实际情况选择适当的喷丸材料，常见的喷丸材料有铸钢丸、切丝钢丸、玻璃丸等。
其次，将待处理的齿轮放入喷丸机的工作室中。在放入前，要将齿轮的表面清洁干净，以确保喷丸效果。当齿轮放入工作室后，关闭喷丸机的门，并启动设备。通过控制喷丸机的气流和加速装置，将喷丸材料加速并冲击到齿轮表面。这个过程会产生很大的压力和冲击力，将齿轮表面的污垢和不良层剥离下来。待过程完成后，打开喷丸机的门，取出喷丸后的齿轮，这时齿轮表面应该已经清洁干净，没有杂质和氧化层。
最后，对喷丸后的齿轮进行检查。检查齿轮表面是否清洁完整，是否达到图样要求的覆盖率和喷丸强度。整个齿轮喷丸加工流程完成后，可以根据需要进行后续处理，如振动抛光、涂层等。这些工序可以进一步提升齿轮的表面质量和使用寿命。
综上所述，齿轮喷丸加工是一种常用的表面处理方法，通过冲击和清除齿轮表面的杂质和不良层，使其表面达到一定的质量要求，提高表面的接触疲劳强度。这种加工流程简单高效，可以大幅度提高齿轮的使用寿命和运行效率。
二、表面完整性参数表征
材料微结构测量
同硬度试验一样，在进行磨光、抛光操作前，都要用电火花线切割机进行切割。应用4%硝酸酒精液腐蚀金相组织测定，待腐蚀完全完成后，立即用清水冲洗干净，再用酒精冲洗干净，即可用电吹风吹干。目前晶粒腐蚀液配比主要有洗衣粉少量，开水100ml，苦味酸4g。在配置过程中，要将苦味酸加入烧杯中，通过玻璃棒导入开水，混合适量洗衣粉，手工持续搅拌，直到其发泡。同时，将提前选择试样放到烧杯，观察目标面朝上，腐蚀时间控制20 min,时刻观察表面腐蚀黑色物质，避免影响整体腐蚀效果，直到发现其表面由灰变黑时，才能将试样捞出，并用酒精冲洗干净，等到清洗完成后，将试样表面吹干。另外，放在抛光机上进行手动抛光，放在金相显微镜上观察晶粒行政，如果发现晶界痕迹不明显，要多进行几次抛光。
表面粗糙度测量
美国RTEC公司研制出的多功能摩擦磨损试验机，可用于测量表面粗糙度的，其配备Mesh-Stress软件，配合测试仪使用。测试操作步骤：首先，将光源调整成白光，选择十倍镜面文件，通过手柄进行粗调，调整镜头高，增加界面显示图像的清晰度。镜头高度的精细调整使用软件和零点的设置。其次，当出现白光条纹时，将镜头往上调整，调整至恰好从画面上方消失的白光条纹往上调整。最后，向下调整镜头，直到画面下方的白光条纹刚刚消失，调整到最下面的位置，点击操作按钮，开始扫描地区地表形状，将BCRF文件拖入到指定区域，即可开启形貌测量结果。
显微硬度测量
硬度为典型的综合性能指标，可判断物理量的大小，如塑性，塑性形变的强化率，弹性等。采用电火花线切割机进行切割，选择合理的断面作为观察对象，然后再进行硬度测量。同时，使用不同粒度砂纸打磨，打磨方向相同，在整个操作过程中加入适量的清水，以免在试样表面出现明显的划痕。待试样研磨工作完成后，将其置于 PG-1A220V 金相抛光机上进行研磨，抛光机的工作性能可通过金刚石喷雾剂进行改善，然后对抛光机表面进行酒精溶液清洗。但在检测硬度时，应采用维氏硬度计量器，其加载力为0.5kgf,加载时间为10s,并选择深度方向的多个测点进行测量，以求获得硬度梯度分布的硬化层齿轮材料，以保证各测点间隔基本一致、间隔距离为100μm、测量深度为1mm(图1)。
三、齿轮喷丸加工工艺对表面完整性的影响
喷丸强度对表面形貌的影响
对取得试验表面形貌数据进行分析，计算出相关粗糙度数据，分析喷丸强度和试验粗糙度之间的关系。在没有喷丸前，Sa为0.62 μm,随着喷丸强度上升，Sa出现不同程度的增长，当喷丸强度为0.55mA时，Sa为1.64μm。同时，Sq和Sa也出现相同变化规律，从未喷丸0.79μm提升到2.06μm。Sa和Sq变化趋势如下公式：
根据分析发现，通过喷丸后的齿面精细加工，可以合理控制表面粗糙度对接触疲劳性能的影响，喷丸后会增加工件粗糙度，提高微观点风险。并且可以通过油膜的厚度对RCF中的微点侵蚀进行精确的预测，所以越是厚度小的油膜越容易出现微点侵蚀的现象。通过喷丸处理后，对于机加工后直接运转的零件而言，可以改善润滑状态。由于零件表面存在切削纹路，油膜形成较困难，因此适度的喷丸处理是必要的，过大的喷丸强度造成了油膜厚度降低，限制了润滑条件。综上可知，应选用较小的喷丸强度处理，在需要润滑的部件上，能使部件的运转状况得到改善。如图2所示。
喷丸强度对显微硬度的影响
在进行抛丸处理前后，样品表面硬度发生变化，表层至次表层800μm处硬度值会因未抛丸处理时渗碳而波动，约710μm。但从表层到次表层800μm之间的硬度值经过小强度抛丸处理后，在720um上下浮动。随着抛丸强度的增加，表层至次表层在抛丸强度达到0.25mA时逐渐呈递减趋势，硬度值由表层逐渐降低到400 μm左右;硬度值也从730μm逐渐降低到710μm左右;在400μm至800μm之间的硬度值受到碳渗层影响，一直围绕710 μm上下震荡，之后逐步下降。同时，表面硬度随抛丸强度的不断提高而逐渐提高，但深度为710μm的区域也逐渐加深，减小到710 μm的深度值。在0.55 mA的抛丸强度下，可以深达近600 μm。需要注意的是，喷丸处理会引起靶体的塑性变形以及晶粒细化等作用，造成冷作硬化。由于弹丸的撞击能量较大，塑性变形层的深度会随着喷丸强度的增加而增加，这将影响到硬度受影响的区域的深度。
喷丸强度对金相组织的影响
非喷丸试样在接近表面的金相组织中含有大量的奥氏体残留物，但残余奥氏体的含量会在经过0.15mA强度的药丸处理后减少，并有一部分转化为马氏体(Masthalm)。同时，黑马氏体组织的含量会随着药丸强度的逐渐增加而逐渐增加，达到研究中观察到的马氏体含量最高值时，药丸强度达到0.55mA。然而，值得注意的是，显示残余奥氏体转化为马氏体的比例也随着喷丸强度的提高而逐渐提高，物质的疲劳性也会因此得到进一步的改善。由于马氏体的抗性较强，相对于残余奥氏体而言，喷丸处理能使渗碳齿轮表面的组织状态得到改善，从而使齿轮的疲劳寿命得到改善。
参考文献略.