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喷丸机在汽车齿轮行业的应用为汽车行驶保驾护航

http://www.machine.hc360.com2018年01月08日13:35 来源:慧聪机械工业网T|T
美弗莱是一家致力于金属表面清理、强化的高新技术企业,公司集重型抛丸强化、抛丸清理、喷丸强化、喷砂清理设备设计、开发、生产、安装与销售服务。公司技术及管理人员曾多年服务于国外抛丸设备知名企业,美弗莱愿尽心为您量身定制具有国际先进理念,符合国内实际应用和成本需求的喷、抛丸设备。

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现代社会,汽车已成为人们必不可少的交通工具。中国自改革开放以来,人们对汽车的需求与日俱增,汽车已然从过去的奢侈品变成了现在人们的必需品,就连女孩嫁人都首先要问家中有无汽车,从这点上就能看出汽车对现代人生活的影响。而齿轮则是汽车零件中不可或缺的重要部分,可以说没有齿轮就没有汽车的诞生。因为汽车发动机和变速箱就是由各种齿轮组成的,如普通汽车上分别有时规齿轮、渐开线齿、斜齿齿轮等。还有一种直齿齿轮,其平顺性虽差,但是也因为以一条齿宽的啮合线瞬时啮合,动力传播更为直接,适宜赛车改装。但这些汽车齿轮其能力无论多大,如无针对齿轮特殊要求的设备辅助,也就无法实现上述齿轮对汽车的重要性。惠州美弗莱的齿轮强力喷丸机运用强力喷丸工艺提高齿轮齿部弯曲疲劳强度和接触疲劳强度的重要方法,是改善齿轮抗咬合能力、提高齿轮寿命的重要途径。随着应用范围的推广,强力喷丸工艺提高齿轮疲劳强度和寿命的能力已被很多企业所证实。

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大家知道,汽车齿轮是由轮齿、齿槽、端面、法面、齿顶圆、齿根圆、基圆、分度圆所组成。按其外形分为圆柱齿轮、锥齿轮、非圆齿轮、齿条、蜗杆蜗轮;按齿线外形分为直齿轮、斜齿轮、人字齿轮、曲线齿轮;按轮齿所在的外表分为外齿轮、内齿轮;按制造办法可分为铸造齿轮、切制齿轮、轧制齿轮、烧结齿轮等。齿轮的制造资料和热处置过程对齿轮的承载才能和尺寸重量有很大的影响,不仅要求成本低,并能够在高的交变负载下保持良好性能。为满足这特殊要求自然要有特殊的工艺来达成,上海良时集团的数控喷丸设备中的齿轮强力喷丸机就是其中的一种,它的表面处理功能能够改善零件的性能,借助保护表面免遭运行时循环负载的损坏。数控喷丸设备中的齿轮强力喷丸机主要是用来提高齿轮齿部弯曲疲劳强度和接触疲劳强度的重要方法,是改善齿轮抗咬合能力、提高齿轮寿命的重要途径。利用高速运动的弹丸流(强力喷丸机提供)对金属表面的冲击而使表面产生塑性循环应变层,由此导致该层的显微组织发生位错,并出现亚晶界和晶粒细化现象,使表面植入残余压应力场,表层的显微组织和残余应力是提高金属零件的疲劳断裂和应力腐蚀断裂抗力的两个强化因素,其结果使零件的可靠性和耐久性获得提高。

喷丸对提高零件疲劳抗力的作用

借助表面冷变形实现材料表面强化的本质在于冷变形造成材料表层组织结构的变化、引入残余压应力以及表面形貌的变化。

1、喷丸使材料表面性能改善

强化喷丸过程中,当微小球形钢丸高速撞击受喷工件表面时,使工件表层材料产生弹、塑性变形,撞击处因塑性形变而产生一压坑,撞击导致压坑附近的表面材料发生径向延伸。当越来越多的钢丸撞击到受喷工件表面时,工件表面越来越多的部分因吸收高速运动钢丸的动能而产生塑性流变,使表面材料因塑性变化而产生的径向延伸区域越来越大,发生塑性形变的表面逐步连接成片,则使工件表面逐步形成一层均匀的塑性变形层。塑性变形层形成后,继续喷丸会使塑变层因继续延伸而厚度逐步变薄,同时塑变层的径向延伸会因受到邻近区域的限制而导致重叠部分发生破坏,最终塑变层因持续的喷丸而剥落。所以必须对喷丸的时间加以严格的控制。

2、喷丸对渗碳齿轮表层残余应力的影响

关于喷丸使工件表面形成残余应力的原因,根据Al-Obaid等人的观点:当高速钢丸撞击到试样表面,撞击处产生塑性变形而残余一压坑,当越来越多的钢丸撞击到试样表面时,则会在试样表层产生一层均匀的塑变层,由于塑性变形层的体积膨胀会受到来自未塑性变形近邻区域的限制,因此整个塑变层受到一压应力。由于残余压应力及其分布对齿轮疲劳寿命有较大的影响,而喷丸强化工艺的优劣将直接影响残余应力大小及其分布。因此准确测定受喷零件的表层残余应力对于评价喷丸工艺的优劣是一个行之有效的手段。

3、喷丸对零件表面粗糙度的影响

强化喷丸会引起零件受喷表面的塑性变形,使零件的表面粗糙度发生变化。表面粗糙度是一种微观几何形状误差,又称为微观不平度。表面粗糙度和表面波度、形状误差一样,都属于零件的几何形状误差,表面粗糙度对于机器零件的使用性能有着重要的影响。喷丸对材料表面粗糙度的影响通常在Ra0.620mm范围内。在不改变工艺参数的条件下,材料原始表面粗糙度愈高,喷丸后的Ra值愈大。生产实践证明,一般情况下,喷前表面粗糙度在6.3mm以下,喷丸可以提高或维持原表面粗糙度,如果原表面粗糙度在6.3mm以上,则喷丸后表面粗糙度有所降低。在生产实践中,要想获得较理想的喷丸表面,应从以下几个方面着手:提供较好的原始表面,Ra值应在6.3mm以下;选择合理的钢丸直径和喷丸压力;在大直径钢丸喷丸强化后,采用较小钢丸低压力(不能改变喷丸强度值)覆盖一次,可达到较好的表面粗糙度。喷丸后的零件表面应轻微打磨,打磨时要控制表面金属去除量。这样,既不损害喷丸的强化效果,又可改善表面粗糙度。当然,这是一个多因素问题,不论采用什么方法,必须同时考虑其他因素的影响。

结论:

在喷丸过程中,材料表层承受钢丸的剧烈冲击产生形变硬化层,这将导致两种效果:一是组织上造成亚晶细化,位错密度增加,晶格畸变加剧;二是引入高的宏观残余压应力。此外,由于钢丸冲击使表面粗糙度有所增加,会使切削加工时产生的尖锐刀痕趋于圆滑。这些变化将明显地提高材料的疲劳抗力和应力腐蚀抗力,从而明显地提高齿轮的寿命。

责任编辑:周玲玲

Tel:010-61723380

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