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齒輪加工中的強(qiáng)力噴丸工藝

作者:人氣:發(fā)表時(shí)間:2019-08-20 11:58:06

1. 強(qiáng)力噴丸的作用:提高齒輪齒部彎曲疲勞強(qiáng)度和接觸疲勞強(qiáng)度的重要方法,是改善齒輪抗咬合能力、提高齒輪壽命的重要途徑。
2. 工作原理
3. 強(qiáng)力噴丸工藝主要是利用高速噴射的細(xì)小強(qiáng)化鋼丸在室溫下撞擊受噴工件表面,使工件表層材料產(chǎn)生彈塑性變形并呈現(xiàn)較高的殘余壓應(yīng)力,從而提高工件表面強(qiáng)度及疲勞強(qiáng)度。噴丸一方面使零件表面發(fā)生彈性變形,同時(shí)也產(chǎn)生了大量孿晶和位錯(cuò),使材料表面發(fā)生加工強(qiáng)化。如圖1所示: 
5. 圖1-a   經(jīng)噴丸處理的零件表面    圖1-b 未經(jīng)噴丸處理的零件表面

6.噴丸對表面形貌和性能的影響主要表現(xiàn)在改變零件的表面硬度、表面粗糙度、抗應(yīng)力腐蝕能力和零件的疲勞壽命。零件的材料表層在鋼丸束的沖擊下發(fā)生循環(huán)塑性變形。根據(jù)材料的性質(zhì)和狀態(tài)的不同,噴丸后材料的表層將發(fā)生以下變化:硬度變化、組織結(jié)構(gòu)的變化、相轉(zhuǎn)變、表層殘余應(yīng)力場的形成、表面粗糙度的變化等。

7.噴丸強(qiáng)度的測量方法

8. 當(dāng)一塊金屬片接受鋼丸流的噴擊時(shí)會(huì)產(chǎn)生彎曲。飽和狀態(tài)和噴丸強(qiáng)度是噴丸加工工藝中的兩個(gè)重要概念。飽和狀態(tài)是指在同一條件下繼續(xù)噴擊而不再改變受噴區(qū)域機(jī)械特性時(shí)的狀態(tài)。所謂噴丸強(qiáng)度,就是通過打擊預(yù)制成一定規(guī)格的金屬片(試片),在規(guī)定的時(shí)間使之達(dá)到飽和狀態(tài)的強(qiáng)弱程度,并用試片彎曲的弧高值來度量其噴擊的強(qiáng)弱程度。

9.目前,應(yīng)用最廣的美國機(jī)動(dòng)車工程學(xué)會(huì)噴丸標(biāo)準(zhǔn)中采用阿爾曼提出的噴丸強(qiáng)化檢驗(yàn)法——弧高度法,該方法由美國GM公司的J. O. Almen(阿爾門)提出,并由SAEJ442a和SAE443標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的測量方法,其要點(diǎn)是用一定規(guī)格的彈簧鋼試片通檢測噴丸強(qiáng)化后的形狀變化來反映噴丸效果。對薄板試片進(jìn)行單面噴丸時(shí),由于表面層在彈丸作用下產(chǎn)生參與拉伸形變,所以薄板向噴丸面呈球面彎曲。通常在一定跨度距離上測量球面的弧高度值,用其來度量噴丸的強(qiáng)度。測定弧高度值是通過將阿爾門試片固定在專用夾具上,經(jīng)噴丸后,再取下試片,然后用阿爾門量規(guī)測量試片經(jīng)單面噴丸作用下產(chǎn)生的參與拉伸形變量(即弧高度值)。如用試片測得的弧高值為0.35mm時(shí),記作0.35A。

10.噴丸強(qiáng)度的另一種檢驗(yàn)方法為殘余應(yīng)力檢測,即對經(jīng)強(qiáng)力噴丸后的工件進(jìn)行殘余應(yīng)力的檢測,具體的檢驗(yàn)方法為X射線衍射法。在美國SAE J784a標(biāo)準(zhǔn)中推薦如下方法:X射線的入射和衍射束必須平行于齒輪的齒根,圓柱直齒輪和圓柱螺旋齒輪上的測量位置應(yīng)當(dāng)在齒根的寬度中央,照射區(qū)域必須集中在齒根圓角的中心,不能橫向延伸超出規(guī)定的齒根圓角表面深度的測量點(diǎn),照射區(qū)域大小的控制可以通過對直光束和適當(dāng)遮蓋齒根表面實(shí)現(xiàn);在每個(gè)選定受檢的齒輪上,最少要任選兩個(gè)齒進(jìn)行評(píng)估,兩齒間隔180?。如果齒的有效齒廓受到保護(hù)沒有研磨,則可以認(rèn)為齒根研磨的用于表面下殘余應(yīng)力測量的齒輪未受損壞并且可以用于生產(chǎn)。

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