微觀結(jié)構(gòu)再造術(shù)，鋼球強(qiáng)化機(jī)的力學(xué)作用機(jī)制

　　鋼球強(qiáng)化機(jī)強(qiáng)化過(guò)程本質(zhì)是可控的彈塑性變形。當(dāng)高速運(yùn)動(dòng)的鋼球以5-10m/s速度撞擊工件表面時(shí)，瞬間沖擊力可達(dá)200-500MPa，這個(gè)數(shù)值超過(guò)多數(shù)鋼材的屈服強(qiáng)度但低于抗拉強(qiáng)度。沖擊使表層金屬晶格產(chǎn)生滑移和位錯(cuò)，形成約0.1-0.3mm厚的塑性變形層。在此過(guò)程中，材料表層密度提高約1.2%，顯微硬度上升15-30HV，同時(shí)形成有益的殘余壓應(yīng)力場(chǎng)。

　　多向應(yīng)力疊加是均勻強(qiáng)化的保證。鋼球強(qiáng)化機(jī)采用行星輪系結(jié)構(gòu)，使鋼球在離心力作用下形成復(fù)合運(yùn)動(dòng)軌跡。單個(gè)球體在1秒內(nèi)可對(duì)工件進(jìn)行20-30次不同角度的撞擊，這種多向沖擊能避免單向應(yīng)力導(dǎo)致的各向異性。設(shè)備轉(zhuǎn)速通常控制在200-400rpm范圍，轉(zhuǎn)速每提高50rpm，強(qiáng)化層深度增加約8%，但超過(guò)臨界值會(huì)導(dǎo)致表層過(guò)熱。

　　介質(zhì)選擇直接影響能量傳遞效率。常用強(qiáng)化鋼球直徑為1-3mm，直徑每減小0.5mm，單位面積沖擊次數(shù)增加40%。陶瓷球適合鋁合金等軟質(zhì)材料，其密度約為鋼球的60%，能避免過(guò)度變形；鑄鐵球則用于齒輪等中碳鋼部件，沖擊后會(huì)在表面形成均勻的凹坑陣列，凹坑深度控制在20-50μm時(shí)抗疲勞效果比較好。

　　鋼球強(qiáng)化機(jī)工藝參數(shù)需動(dòng)態(tài)調(diào)整。對(duì)于直徑50mm的軸承套圈，典型處理時(shí)間為8-12分鐘，時(shí)間延長(zhǎng)至15分鐘以上會(huì)導(dǎo)致應(yīng)力層向心部擴(kuò)散而降低表面壓應(yīng)力。噴丸覆蓋率建議保持在200%-300%之間，通過(guò)Almen試片可驗(yàn)證強(qiáng)度是否達(dá)到0.2-0.4mmA標(biāo)準(zhǔn)。環(huán)境溫度超過(guò)35℃時(shí)應(yīng)啟動(dòng)冷卻系統(tǒng)，防止工件溫升引起應(yīng)力松弛。