金屬零部件噴丸

這項標準直接引用美國軍方標準：MIL-S-13165C，修正1，在編輯和形式上做了一些微小的變動，從而與SAE公開出版的技術標準達到一致。

經SAE技術標準管理委員會的決定，原來的軍方技術說明才被采納為SAE標準。

1范圍

1.1 范圍

這份說明包括噴丸的加工要求，在物體表面產生殘余壓力，目的是為了提高物體抗疲勞壽命，抗壓性和耐磨性（見6.1）。

2 應用文件

以下文件，在文件生效期內構成了該標準的一部分。

2.1美國官方出版的文件

來源于PA 19111-5094 費城 700 羅賓大街4樓，期刊訂閱服務中心，DODSSP。

MIL-S-851        鋼砂，鋼丸，鋼絲切丸，鐵砂 ，拋丸清理和噴砂。

MIL-S-5002       武器裝備的金屬表面處理和無機涂層

MIL-G-9954       用來清理和噴砂的玻璃丸

MIL-STD-45662    校準系統要求

RR-S-366          篩網 ，檢測

2.2 SAE出版的文件

來源于SAE，400聯合裝置，沃倫，PA15096-0001

J441  鋼絲切丸

J1830 噴砂用的瓷丸

3 要求

3.1 丸子

3.1.1 材質。 丸子用鑄鐵，鑄鋼，鋼絲、不銹鋼絲、玻璃或塑料等允許的材質制成。由不同方法測出的硬度都可轉化成洛式硬度。鋼丸和鐵丸應符合MIL-S-851標準。對于強度大于200 000psi的鋼部件，如果沒有特別說明，使用的鋼丸硬度范圍應在55-65HRC之間，或者硬度在57-63HRC之間的瓷丸。302或304（B條件回火彈簧）材質的不銹鋼絲切丸和碳鋼絲切丸應該與SAE J441標準一致。玻璃珠應滿足SAE J1830標準的要求。

3.1.2 規格。如果購貨方沒有具體要求，裝入機器里的丸子規格，無論是新的，使用過的，或是再提煉的丸子，應與表Ⅱ中（鑄鋼丸規格）、表Ⅲ（切丸規格）、表Ⅳ（玻璃珠規格）和表Ⅴ（瓷丸的規格）的要求一致。

3.1.3 形狀。 丸子應去除棱角，根據4.3.1，4.3.3和圖7的說明，檢測出不合格的形狀。如果使用鋼絲切丸，應該磨光切丸鋒利的棱角（見6.17.1）。樣品中的數量應該不超過表1中定義的不可接受形狀（圖7中所示）的數量（見3.3.9）。

*這些數量是近似值，大約占指定樣品大小內所有顆粒數的10%。

3.2 設備

3.2.1 自動噴丸。 通過空氣壓力或離心力，噴砂機能將丸子打在零件上，或通過機械方法：移動零件使零件穿過噴射的粒子流；通過平移或旋轉的方法將噴射粒子流打在零件上；如果要求，兩種方法可以同時使用。除濕玻璃丸噴丸（見3.3.9）之外，噴丸機要能夠連續清除打壞的或有缺陷的丸子，從而使打壞的或有缺陷的丸子不再繼續使用。

3.2.2 計算機控制噴丸

如果在合同或采購訂單中（見6.2和6.8）具體說明，噴丸機使用3.2.1的噴丸方法，噴丸機還可以配備計算機輔助的控制設備。這個設備通過一個傳感系統能夠持續監控重要的過程參數，也能使丸子流量按照設計好的流量在每個管口或葉片上被檢測到，從而計算出過程參數。當偏離了任何設置好的程序時，機器應立即停下來并實施糾正行為。用來監控和控制噴丸的電子系統應包括一個數據記錄裝置，這個裝置能夠記錄程序干擾因素和非持續性等因素，并且也能提供復印記錄。

3.3 噴丸過程

3.3.1 零件的尺寸和條件。 零件需噴丸的范圍應按照被要求噴丸的區域內。所有的熱處理、加工和打磨都應在噴丸之前完成，所有的內圓角已制成，清除所有的雜物，需噴丸零件的所有棱角和邊角在噴丸之前應沒有任何變形，應該有足夠的半徑長使噴丸達到完全覆蓋（見6.15）。

3.3.2 預清理 。如果沒有具體說明或允許。所有噴丸的區域應該根據MIL-S-5002標準被清理，脫模涂層的過程應具體說明或在合同中或圖紙中被認同。

3.3.3 遮蔽處理。在合同中規定的或在圖紙中要求不需要噴丸的部件或零件的表面范圍應適當遮蔽，或者通過手動處理保護不需要噴丸的區域。

3.3.4 磁點或滲透性檢測。如果具體要求磁點或滲透性檢測，在噴丸之前一定要先檢測。

3.3.5 壓力。 如果沒有特別說明或許可，噴丸過程中，零件應沒有外部的承載和壓力。

3.3.6 噴丸強度。如果在合同或圖紙中沒有具體要求，使用在零件上丸子流的強度值應按照表VI的說明，如果規定了最小強度值，最小強度的偏差應在-0——30%之間，沒有特別說明，應不小于3個強度單元，（A，C，N)，例如：規定6A的噴丸皮強度表示在阿爾們試片A上的弧高值應在0.006-0.009英寸之間。使用相同的參數（時間，距離，噴丸壓力，入射弧度）完成零件的噴丸。

3.3.7 噴丸覆蓋：零件被噴丸區域應與規定要求到的噴丸區域一致（見4.4.1和6.1.1)，當要求噴丸的表面通過直噴的方式不能噴到的話，可允許反射噴丸。如果噴丸零件只用來做模板或校正，不要完全覆蓋，在過程記錄中說明重要的應用。

3.3.7.1 界限偏差 。如果沒有具體說明，需噴丸區域和不需噴丸區域之間的偏差應該在-0——+1/8英寸之間。

3.3.7.2 內圓角或隱蔽性區域。如果沒有其他具體的說明，用在內圓角表面噴丸丸子的名義規格不應超過內圓角半徑的一半。對于槽或縫隙，噴丸需噴到這些隱蔽性的區域時，丸子的名義直徑應該不超過這種槽或縫隙寬度的1/4。

3.3.8 不同噴丸材質的最小丸子規格。如果沒有具體說明或允許，或者隱蔽性的區域需要噴丸時，不同噴丸材質對應使用丸子強度不應小于以下給定值：

丸子強度                               噴丸材質

0.012A         S-280 或者CW-28 或者GB(0.039-0.028)或者瓷丸的規格0.033

0.016A         S-390 或者CW-41 或者GB(0.056-0.039)或者瓷丸的規格0.046

0.020A         S-550 或者CW-54 或者GB(0.079-0.056)

3.3.9  噴丸留存。留存在噴丸機里的丸子或珠子在重量上不應少于所有粒子的20%，對于所使用丸子規格，重量上應通過表VII中規定的篩網號所對應的丸子規格。金屬丸子應該至少每操作8個小時檢查一次，確保不超過10%的噴丸變形或毀壞（見3.1.3和表1）。玻璃丸應該至少2個小時檢查一次，確保不超過10%的拋丸變形或毀壞。當使用濕的玻璃丸噴丸時，整個泥漿導電應該至少兩個小時轉換一次，確保與要求的一致。塑料丸應該至少4個小時檢查一次確保不超過5%的塑料丸變形或毀壞。在所有的噴丸情況中，在開始或最后的操作過程中，應分別至少做一次檢查。

3.3.10 后處理：噴丸后，不允許再通過噴丸消減壓力或增加殘余應力等制造過程。噴丸后需要熱處理的噴丸零件，例如受保護涂層的烘焙（目的是為了減輕電鍍后氫脆變）或其他的熱處理，熱處理溫度應在以下限制范圍內（見6.13）：

 材質                                                     溫度 

鋼零件*                                                475°F （最高）

不銹鋼零件**                                        750°F （最高）

鋁合金零件                                           200°F （最高）

鎂合金零件                                           200°F （最高）

鈦合金零件                                           600°F （最高）

鎳合金零件                                          1000°F （最高）

鎳鈷定向凝固共晶合金                                                     1000°F （最高）

*排除在淬火硬化制造過程后，鋼零件熱處理溫度應該300°F，低于475°F （最高）這種情況。

**排除PH鋼和冷處理300系列不銹鋼在 475°F 這種情況。

3.3.10.1  清除殘留丸子：噴丸和去除保護罩后，清除零件表面所有的丸子和丸子殘雜物的方法只能使用不腐蝕和擦傷零件表面的方法。

3.3.10.2  清理：使用金屬丸噴丸后的鋁合金零件應通過事先允許的化學清理程序來清理。

3.3.10.3  防腐蝕保護：在處理過程中，到最終的涂層和包裝完成，噴丸零件都應受到防腐蝕保護的方法，保護方法應在合同或采購訂單中說明。

4 質量保證規定

4.1 檢測責任

如果在其他情況下沒有規定，合同一方應該對以下具體規定的檢測要求（檢測和測試）負責，如果在合同或采購訂單中沒有規定，合同一方也可以使用他自己或其他相應工廠的檢測要求，但是超出官方所允許的檢測要求是不允許的，因為官方有權在具體檢測中執行任何檢測手段，這種檢測手段對于確保供應和提供的服務與所要求的供應和提供的服務一致性的確是必要的。

4.1.1  質量一致責任：所有的條款都應滿足第3部分的要求，在這部份的檢測將成為合同一方整個檢測系統或質量計劃的一部分，這部分任何檢測要求的缺失都不能減輕合同一方提供的產品應確保符合官方和合同的要求的責任，作為制造過程的一個部分：樣品檢測，已經成為確保與要求一致的可接受的慣例，但是，這個慣例也不能成為承認眾所周知的有缺陷材料的一個借口，除非官方真正承認并接受這種有缺陷的材料。

4.2 噴丸強度

如果在圖紙里或合同中沒有具體說明，應用在零件上的噴丸強度值應按照表Ⅵ中所材料厚度相對應的強度值一致。與4.2.4說明一致的過程，在所有位置控制噴丸強度。

4.2.1 樣品：每臺機器每持續運轉兩個小時或玻璃丸部分被使用時，至少檢測一次強度，每臺機器每持續運轉4個小時或陶瓷丸部分被使用時，至少檢測一次強度，每臺機器每持續運轉8個小時或部分鑄鋼丸、鑄鐵丸、鋼絲切丸或不銹鋼丸被使用，應至少檢測一次強度。在所有的情況中，在運轉每個時期或部分變化的開始或末端應分別至少檢測一次。

4.2.2 測試片：試片A是阿爾們試片，用來測試“強度”，在每個位置至少使用2個試片檢測強度，這些試片應與圖1，2，3的尺寸和機械性能說明一致。

4.2.3 飽和曲線：在初期，飽和曲線是在每個強度值發生改變的位置產生的，通過單個測試片噴丸，曲線是隨著噴丸時間的增加而形成的結果（噴丸時間對應弧高值），最少應該有4個點確定曲線。其中一個點應在兩倍的噴丸時間點上，當噴丸時間增加為兩倍的時間后，弧高值的增加不超過10%（見圖8和6.12）。在每個飽和曲線位置上弧高值應該在該點弧高值允許的范圍內。不允許使用噴過的測試片。

4.2.4 測試過程：選擇與4.2.1一致的測試片，按圖5所示固定，固定架的形狀和尺寸按圖4所示，然后裝在機器的一個裝置期中或部件上，在一定時間噴擊試片，取出試片，將試片固定在強度計上，并用測量指示計測量弧高值，讀出弧高值，繪出飽和曲線。測出噴丸強度。

4.2.5 測試記錄：測試記錄和試片樣本應隨被噴零件一起進行。應在合適的點檢測，對于每個試片，以下信息應被記錄;

(a) 點數和其他生產控制點。

(b) 零件號碼

(c) 在每個點上零件號碼

(d) 噴丸時間

(e) 噴丸機器和機器的設置

(f) 說明的噴丸強度和實際通過試片測出的噴丸強度

(g) 噴丸規格，類型，硬度，距離，在噴丸粒子流下噴丸時間，噴丸流量（見6.17.6)

(h) 覆蓋率

(i) 噴丸速率或空氣壓力

4.2.6 計算機控制噴丸：當使用自動化控制設備時，控制系統的校準應與MIL-STD-45662標準一致。在開始操作前和校準后按4.2.4說明進行的強度檢測。

4.3 噴丸規格和均勻性。

4.3.1 樣品：噴丸樣品的規格和均勻性應與4.2.1的強度說明下。當使用鋼絲切丸時，切丸應去除棱角。

4.3.2 測試過程：通過使用與RR-S-365一致的篩網來測試與3.1的要求一致的噴丸規格和均勻性。

4.3.3 目測觀察 （樣品）：通過目測觀察樣品，平鋪在一層上的噴丸數量應與表1中說明的一致，如果最少有100個塑料丸組成一個樣品，可接受和不可接受形狀如圖7所示。

4.4  噴丸零件的檢查：

4.4.1 覆蓋：通過使用6.11a和6.11b方法，部件覆蓋應與3.3.7的要求一致。

4.4.2 腐蝕保護：檢測部件，保護方法應與合同或采購訂單中要求的方法一致。

5 包裝

這部分沒有在說明中闡述。

6 記錄

這部份是對整體信息的一個解釋，有一些幫助，但不是必要性的。

6.1 使用目的：

噴丸，其目的就是通過對那些長期處于交變應力下的零部件表面導入一個壓應力，在表層形成起保護作用的殘余壓應力層，從而延長零部件的疲勞壽命或載荷能力。當考慮到非鐵部件的鐵污染，應選擇用濕的或干的陶瓷丸或玻璃丸噴丸。

6.2 目標要求

 以下是合同或圖紙中認同的一些規定。

（a) 標題，數量，說明日期

（b) 在請求中引用的DODISS問題，如果要求，參考相關規定（見2.1.1和2.2）

（c) 使用的噴丸類型（見3.1.1）

（d) 噴丸規格（鑄鋼丸硬度），如果要求特殊噴丸（見3.1.2，3.3.7.2，3.3.8和6.7）

（e) 設備類型：自動機器或計算機控制的機器（見3.2.1和3.2.2）

（f) 表面清理的方法和脫覆蓋層的方法（見3.3.2）

（g) 需噴丸位置的定義（包括強度變化區域），不需噴丸的位置（見3.3.3）。

（h) 如果要求在噴丸部件上進行磁點檢測和染色滲透性檢測，則需進行檢測。（見3.3.4）

（i) 如果在噴丸過程中需要外部施加壓力則需施加外部壓力。（見3.3.5）

（j) 如果要求，則需強度檢測。（見3.3.6）

（k) 如果要求，在重要應用上應達到100%覆蓋（見3.3.7）

（l) 覆蓋檢測方法（見3.3.7和6.11）

（m) 在障礙區域，分界線和其他噴丸操作中的噴丸規格。（見3.3.8）

（n) 具體的清理程序（s)或需噴丸零件允許的清理程序。

（o) 保護噴丸零件不受腐蝕的方法。

6.3 有效噴丸：

噴丸要達到理想的效果，需要規定關鍵部位的具體的強度和覆蓋率，因為在這些部位高強度或強度范圍最可能造成疲勞或應力腐蝕。

6.4 特殊的噴丸過程：

需噴丸的地方要求特殊處理過程，在圖紙或合同中應標明這些重要區域。

6.5附加噴丸：

完全遮蔽區域或部分遮蔽區域，深凹區域或者不能夠有效噴到的區域，這些區域需要附加噴丸或者重新配置零件達到正確噴丸，使用特殊的噴嘴設備或使用變流式的噴丸操作減少大量的附件噴丸。

6.6 噴薄的零件。

避免噴一些高強度的薄的或小的零件，因為噴丸可能造成中心材質變形或產生高的殘余應力。

6.7 噴丸規格選擇

在選擇噴丸規格時，應考慮以下因素：

（a) 零件形狀

（b) 內圓角規格（例如小的噴丸才能進入到小的內圓角）見3.3.7.2

（c) 強度（噴丸規格限制了現有機器的強度），因此，有必要使用大的噴丸獲得高強度，或者當用小的噴丸時，減少強度要求。

（d) 磨光效果（相同的強度下，大的噴丸可形成良好的表面磨光效果）

（e) 對于鋁或鎂合金零件使用高強度的規格較小的噴丸。

6.8  計算機控制的噴丸部分：

以下情況應考慮計算機控制的噴丸設備。

（a) 人造飛行工具的零部件。

（b) 需要噴丸的零件用來作為零件的指定強度的標準。

（c) 零件被認為是系統關鍵部件。

6.9 過程參數：

影響噴丸過程的參數包括以下幾個方面（并不是僅限制于這幾個方面）：

（a) 噴丸流量

（b) 空氣壓力或葉輪速度（RPM)

（c) 碰撞角度

（d) 噴嘴距離（s）或工件上葉輪距離。

（e) 有關工件和噴嘴之間或工件和葉輪之間運動。

 噴丸過程應該得到合同方的同意并且與3.2.2和3.3的過程參數一致。

6.10 強度比較

與名義強度值相比，C類測試片的取得的偏差是在A類測試片取得的近似偏差的3.5倍。試片A通常是用來測試弧高值不超過0.024英寸，更高的噴丸強度，使用C片，強度低于0.004A以下，使用N片。與名義強度值對比，A片取得的偏差是N類測試片取得的近似偏差的3.5倍。（見圖1，2和3）

6.11 覆蓋：

完全覆蓋用以下方法檢測：

（a） 使用10倍的放大鏡。

（b） 使用10倍的放大鏡，并在過程控制方面附加液體跟蹤系統檢測方法（見6.17.4），如果沒有具體說明，液體跟蹤系統檢測方法如下：

  準備一個零件的控制樣本，在控制樣本上通過浸透、噴霧、著色等方法將液體涂在控制樣本上，液體可變干，在燈光（紫外線光）下檢查樣本，確保需要噴丸的地方液體都能完全覆蓋，使用能達到完全覆蓋的正確的強度和參數對控制樣本進行噴丸，在燈光下（紫外線光）再次檢查，目的是為了完全清除樣本上的殘留物，完全覆蓋意思是樣本上的殘留物完全清除，正式樣品的覆蓋與控制樣品的覆蓋使用相同的過程，通過使用液體跟蹤或在統計樣品基礎上得到這些過程。

注：液體跟蹤系統應得到同意才能使用，并要求達到100%覆蓋。

6.12 強度

如圖8所示，強度可在飽和曲線上建立，確保強度落在曲線范圍內，在2倍的噴完時間處，弧高值不應該超過10%。

6.13 加工溫度

噴丸零件的加工或服務溫度在3.3.10中規定，除了特殊應用的檢測數據需要更高溫度才能達到滿意使用。

注：噴丸之后的加工程序如電鍍涂層會影響噴丸零件的張應力，在合同中具體說明消除張應力的操作程序。

6.14 多倍噴丸時間

雖然試片噴到飽和表示100%覆蓋，但是其他因素也要考慮進去，被噴丸的鋼部件強度超過200,000 psi時，應規定最小的覆蓋率。

6.15 噴丸之前的材質狀況

MIL-P-81985是鋼部件噴丸軍方說明，說明了噴丸之前的材質狀況。

6.16 噴丸樣品的檢測

使用雙目顯微鏡檢測噴丸的規格和均勻性。（見4.3.3）

6.17 定義

6.17.1 磨光性  ：磨光的目的為了使表面光滑，方法是通過打擊表面運動而不是去除表層等其他方法。

6.17.2 合同方：獨立的組織。

6.17.3 關鍵性：條款關鍵性指在關鍵部位部分錯誤可能引起系統損失，主要部件損失或個人損失。

6.17.4 液體跟蹤系統：使用液體涂層的材料，含有的色素在熒光燈下可以發光。

6.17.5 目標過程：官方要求的過程，需包含過程記錄。

6.17.6 離距：指噴嘴和噴丸部件表面之間的距離。

6.18 關鍵詞清單

阿爾門試片，飽和曲線，熒光跟蹤系統，噴丸，液體跟蹤系統，噴丸規格，噴丸強度。

                                               表 II. 鑄鋼丸數量和篩分公差

1/ 在 RR-S-366標準中規定了篩網號, 括號中的數字代表公用尺寸。

表III. 鋼絲切丸（碳鋼/不銹鋼）規格分類

1/ 任意選擇50粒重量稱重，50粒的重量應在表III 規定的范圍內。

2/ 任意選擇10粒檢測長度，檢測10粒的長度應在表III 允許的公差范圍內。

                                                   表Ⅳ 玻璃丸規格

1/ 篩網號在 RR-S-366標準中規定。

                                                  表V. 瓷丸規格

1/ 篩網號在RR-S-366中規定。 

                                                  表 VI. 噴丸強度

1/鎂合金對于噴丸的敏感性不同于其他材質對于噴丸的敏感性。避免需噴丸材質的損壞或變形。噴丸材質應進行處理。

2/ 后綴字母A表示這個值由試片A測定。(見 圖 1).

3/  試片A通常是用來測試弧高值不超過0.024英寸，更高的噴丸強度，使用C片，強度低于0.004A以下，使用N片。(見表 2 and 3).

4/ 壓力高于200,000 psi的鋼使用高硬度噴丸或瓷丸(見 3.1.1). 如果在合同或圖紙中沒有具體規定，噴丸強度應按表VI 的標準。

5/ 如果使用鋼丸噴丸，需噴丸的地方先進行化學清理，去除殘留的鐵屑。如果使用瓷丸，不需要清理，因為對于指定材質厚度的鋼丸是非金屬的。

                                               表VII. 留在機器里鋼丸的均勻性

1/ 篩網號在 RR-S-366規定, 括號中的參數表示公用的篩網尺寸 (inches).

                                                                      F1：試片A   1/

F2：試片C   1/

F3：試片N   1/

試片規格：

庫存分析- SAE 1070

冷拉彈簧鋼

直角邊緣號 1 (在3”邊緣)

磨光-藍色回火 (明亮回火)

均勻強化或溫度達到44-50HRC 。

平整性-在F6中測得弧高值偏差± .0015”

FIGURE 4. 固定裝置

FIGURE 5. 固定裝置上安裝試片

FIGURE 6.  測試量表

FIGURE 7. 形狀 (見表 I).

FIGURE 8. 曲線