一、基本原理

球型式喷丸是使用丸粒（通常是球形）轰击工件表面，在再结晶温度以下使工件表面材料发生弹性和塑性变形，并植入残余压应力，从而提升工件表面质量和性能的一种表面改性技术。

二、主要功能和优势

1. 表面清理：去除工件表面的污垢、氧化层等杂质。

2. 光洁度加工：提高工件表面的光洁度和平滑度。

3. 机械强化：显著提高工件的抗弯曲疲劳、抗腐蚀疲劳、抗应力腐蚀疲劳、抗微动磨损和耐点蚀（孔蚀）能力。

4. 校正和成形：通过喷丸产生的压力，对工件进行微小的校正和成形调整。

5. 提高使用寿命：增加工件的使用寿命和防腐能力。

此外，球型式喷丸还具有实施方便、效果显著、适应面广、消耗低、不受工件形状和位置限制等多种优势。

三、应用领域

球型式喷丸在多个领域都有广泛应用，包括但不限于：

1. 航空航天：用于飞机、坦克等设备的齿轮、轴承、焊接件、弹簧、涡轮盘、叶片及模具等的表面强化。

2. 汽车工业：用于汽车零部件的表面清理和强化，提高零件的耐腐蚀性和使用寿命。

3. 机械设备：用于各种机械设备的表面强化和清理，提高设备的整体性能和稳定性。

4. 其他行业：如造船、军械、通风机械及金属模具等也常选用球形丸料进行喷丸处理。

四、喷丸强化方法

球型式喷丸强化的方法通常包括以下几种：

1. 压缩空气喷丸：大量弹丸在压缩空气的推动下，形成高速运动的弹丸流不断地向零件表面喷射，使金属晶体发生晶粒破碎、晶格扭曲和高密度错位。

2. 机械离心式喷丸：利用电动机带动叶轮体旋转，靠离心力的作用将弹丸抛向工件表面。

五、弹丸种类与选择

1. 弹丸种类：

• 铸钢丸：硬度一般为40_{50HRC，加工硬金属时可将硬度提高到57}62HRC。韧性较好，使用寿命长。

• 铸铁丸：硬度为58~65HRC，质脆而易于破碎，主要用于需喷丸强度高的场合。

• 玻璃丸：硬度较低，主要用于不锈钢、钛、铝、镁等不允许铁质污染的材料。

• 陶瓷丸：硬度相当于57~63HRC，密度和硬度高，寿命长，价格相对较低。

2. 弹丸选择规则：

• 弹丸直径应小于零件缺口处（如沟、槽）的尺寸。

• 弹丸飞到零件表面的动量越大，表面强化层深度越大。

• 弹丸越细，获得的零件表面粗糙度越低；反之则表面粗糙度越大。

• 有色金属零件应避免采用铸铁或钢丸进行喷丸强化，以防止电化学腐蚀。

六、工艺参数与影响因素

影响球型式喷丸强化效果的各种因素统称为喷丸强化工艺参数，包括弹丸尺寸、弹丸硬度、弹丸速度、弹丸流量、喷射角度、喷射时间及喷嘴（或离心叶轮）至零件表面的距离等。任一参数的变化都会直接影响零件的强化效果。

七、新技术与发展趋势

1. 激光冲击强化：短脉冲的强激光透过透明的约束层作用于覆盖在金属板材表面的吸收层上，汽化后的蒸气急剧吸收激光能量并形成等离子体而爆炸产生冲击，引起金属零件内部传播的应力波，使板料表面发生塑性变形，从而在表层产生残余压应力。与传统的机械喷丸强化相比，激光喷丸强化具有光斑大小可调、残余应力和压应力层深度精确可控、适用范围广等优势。

2. 高压水射流喷丸强化：将携带巨大能量的高压水射流以某种特定的方式高速喷射到金属零构件表面上，使零构件表层材料在再结晶温度下产生塑性形变（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），从而达到提高零构件周期疲劳强度的目的。与传统的喷丸强化工艺相比，高压水射流喷丸强化技术具有容易对狭窄部位进行强化、受喷表面粗糙度值增加小、无固体弹丸废弃物等优点。