汽車工業(yè)設(shè)計(jì)工程師們已普遍利用噴丸強(qiáng)化工藝來提高傳動零部件的使用壽命咪辱。通常振劳，零件在熱處理后進(jìn)行噴丸強(qiáng)化，對于一些關(guān)鍵零件梧乘，如齒圈和行星齒輪等，強(qiáng)化是生產(chǎn)的最后一道工序庐杨。

關(guān)于什么是強(qiáng)化的概念选调，大家已經(jīng)從很多技術(shù)文獻(xiàn)上了解了，即高速噴射的鋼丸顆粒撞擊金屬零件表面律愉，使工件表面材料發(fā)生彈塑性變形并呈現(xiàn)較高的殘余壓應(yīng)力臭呀。如果只想找一臺強(qiáng)化設(shè)備，并不難俘巡。但由于設(shè)備選擇不當(dāng)聊树，造成產(chǎn)品的早期傳動失效和必須全部回收的巨大損失，讓很多齒輪制造商們痛定思痛后变抛，不得不重新審視這個聽上去并不復(fù)雜的工藝技術(shù)峦筏，并希望找到最合適的設(shè)備能滿足他們特定的強(qiáng)化應(yīng)用和要求。

噴丸強(qiáng)化原理和效果

金屬介質(zhì)（鋼丸或切絲丸）高速撞擊零件表面，造成表面塑性變形蒂鹏。這一影響延伸到材料表層斜孩，在表層下產(chǎn)生一個壓應(yīng)力，從而抵消不良的拉應(yīng)力艳禁。該殘余壓應(yīng)力延緩了疲勞斷裂的形成臀胞，從而延長零件的安全使用壽命。

齒輪熱處理后叮廉，其表面接受連續(xù)丸粒撞擊蛋济、亦可將殘余奧氏體轉(zhuǎn)化為馬氏體。這回增加材料的硬度炮叶，形成壓應(yīng)力碗旅。

就齒輪而言，最大的剪切應(yīng)力出現(xiàn)在齒根部和齒輪過渡區(qū)圓角半徑處悴灵。兩個齒面扛芽，主動面和從動面都承受不斷增加的負(fù)載。因此积瞒，齒輪強(qiáng)化重點(diǎn)在于對以下部位的強(qiáng)化川尖，

l         ? 主動面

l         ? 從動面

l         ? 齒根部位

就強(qiáng)化要求，即強(qiáng)度和覆蓋率茫孔，不同齒輪有不同的要求叮喳，必須根據(jù)最終的應(yīng)用。覆蓋率是通過目測缰贝，而強(qiáng)度需利用阿爾門試片進(jìn)行測量馍悟。

強(qiáng)度測量

零件校對工具（PVT）， 設(shè)計(jì)用來將測試試片置于一些特定位置剩晴，在這些位置的試片可模擬零件有強(qiáng)度要求且必須進(jìn)行強(qiáng)度測試的區(qū)域位置锣咒。根據(jù)不同應(yīng)用，強(qiáng)度范圍從0.015 - 0.030 （在‘A’等級上）砰声。一般覆蓋率要求在100% - 200%仆洞。 有以下幾種強(qiáng)化技術(shù)，各具優(yōu)勢：

l         離心力拋丸強(qiáng)化

l         壓縮空氣噴丸強(qiáng)化

l         混合式（噴嘴和拋頭）

介質(zhì)推進(jìn)類型

從產(chǎn)量方面考量沉南，離心力拋丸強(qiáng)化優(yōu)于另外兩種方式甘直。鋼丸在離心力的作用下從葉輪軸上的孔溢出到葉片上，再由高速轉(zhuǎn)動的葉片沿固定角度拋出劣晾。單位時(shí)間內(nèi)呐蹂，拋丸丸流覆蓋的面積大于噴嘴噴丸。但是莫诺，拋丸強(qiáng)化的應(yīng)用受限于待處理齒輪的尺寸伐种。如果是強(qiáng)化小齒輪且齒根部面積狹小些吨，就需要多個拋頭，固定在不同角度发荧，以達(dá)到所需的強(qiáng)化效果馁梁。

另一種，壓縮空氣式噴丸強(qiáng)化刃唤，利用多個噴嘴隔心，對準(zhǔn)齒面、齒根的特定部位尚胞，使丸流更集中硬霍、目標(biāo)更確定，可達(dá)到精確強(qiáng)化的效果笼裳。

第三種是混合式唯卖，盡管應(yīng)用比較少，它的優(yōu)勢是在一臺設(shè)備上結(jié)合了拋丸強(qiáng)化的高產(chǎn)量和噴丸強(qiáng)化的高精確度躬柬、可控性拜轨。

工藝參數(shù)

無論哪種強(qiáng)化技術(shù)，目的都是要取得一個持續(xù)恒定允青、可重復(fù)的強(qiáng)化強(qiáng)度橄碾。因此，必須了解工藝過程中颠锉，哪些關(guān)鍵變量會影響到最后的強(qiáng)化結(jié)果法牲，包括：

以上這些工藝變量都會影響強(qiáng)化最終效果：

l         拋頭直徑?jīng)Q定了鋼丸介質(zhì)被一定角度拋射出去時(shí)的速度誉帅。在同樣的拋頭轉(zhuǎn)速下腥刹，直徑為17.5’’的拋頭產(chǎn)生的鋼丸拋射速度大于直徑為14’’的拋頭，因而產(chǎn)生的強(qiáng)化強(qiáng)度也更高甫蚊。

l         拋頭的馬力決定了單位時(shí)間內(nèi)被打出去的鋼丸數(shù)量

l         拋頭是由變頻機(jī)直接驅(qū)動的哮寨，通過改變電機(jī)的頻率可以改變拋頭的轉(zhuǎn)速尔产，從而改變鋼丸拋出的初速度。

l         拋頭通常都被永久地固定在拋丸室的特定位置瞎遗，但可以通過調(diào)整定向套的位置每此，來改變拋射方向。定向套的位置最終決定了鋼丸被拋頭拋射出去的角度

直接壓力式噴丸強(qiáng)化

l         噴丸強(qiáng)化中的噴射壓力類似于拋丸強(qiáng)化中的拋頭速度悦浙。壓力越大愤栽，強(qiáng)度越大嗤雪。對于復(fù)雜的齒輪強(qiáng)化挟七，通常在一個封閉環(huán)路，通過一個比例調(diào)節(jié)器監(jiān)控噴嘴壓力妥析。任何偏離預(yù)先設(shè)定的壓力值相贺，系統(tǒng)就會發(fā)出警報(bào)轻欣，指示關(guān)閉機(jī)器。

l         噴嘴的尺寸大小決定了鋼丸介質(zhì)被噴射到零件表面的數(shù)量肃弟。對于噴丸強(qiáng)化工藝玷室，最重要的因素就是要取得精確的方向性，目標(biāo)準(zhǔn)確笤受，鋼丸被無誤差地打到零件表面指定點(diǎn)穷缤，且達(dá)到所需的強(qiáng)度。

l         安裝在多軸機(jī)械手上的噴嘴可實(shí)現(xiàn)自由移動箩兽，該機(jī)械手在伺服驅(qū)動系統(tǒng)和動態(tài)控制器協(xié)助下津肛，操縱噴嘴的移動，讓噴嘴走向沿零件的外緣和內(nèi)部路線汗贫。沿行星齒輪和齒輪圈的輪廓進(jìn)行噴射身坐，達(dá)到均勻一致、重復(fù)性高的強(qiáng)化效果落包。

當(dāng)同時(shí)對一組行星齒輪和齒圈進(jìn)行強(qiáng)化部蛇，必須特別注意，它們齒根角度是不同的咐蝇，因此涯鲁，對于噴丸強(qiáng)化，各個噴嘴位置設(shè)定很關(guān)鍵锉窑，才能達(dá)到理想的齒輪岛牺、齒圈強(qiáng)化效果。

其他影響噴丸強(qiáng)化結(jié)果的工藝參數(shù)包括：

l         鋼丸的流量

l         鋼丸的尺寸

l         尺寸的一致性

丸料的流量是由一個專門的流量控制閥控制袁朗。在拋丸強(qiáng)化設(shè)備中涮愧，該控制閥是安裝在拋頭進(jìn)料區(qū)，通過調(diào)節(jié)流量控制閥的開口大笑來調(diào)整經(jīng)過該閥進(jìn)入拋頭的鋼丸流量跃渠；在噴丸強(qiáng)化設(shè)備中订搏，丸料控制閥安裝在壓力罐出口區(qū)。

一個振動篩對丸料進(jìn)行過濾沛四，篩選出合格尺寸的丸料框辞，確保強(qiáng)化過程中所用的鋼丸尺寸一致，從而達(dá)到穩(wěn)定的強(qiáng)化效果糊晋。

鋼丸（或切絲）的尺寸缤媒，會直接影響覆蓋率和強(qiáng)化時(shí)間。一般規(guī)律是际器，

l         鋼丸直徑小岔冯，工件表面產(chǎn)生的殘余應(yīng)力較高，但強(qiáng)化層較淺

l         鋼丸直徑大舅逸，工件表面產(chǎn)生的殘余應(yīng)力較低桌肴，但強(qiáng)化層較深

l         鋼丸的直徑必須小于齒輪過渡區(qū)圓角直徑的一般

總結(jié)

強(qiáng)化工藝在過去幾年里發(fā)展迅速皇筛，應(yīng)用范圍也越來越廣。最早運(yùn)用于飛機(jī)起落架齒輪強(qiáng)化的工藝現(xiàn)在也普遍應(yīng)用于處理過程同樣復(fù)雜且精確度要求高坠七、可重復(fù)性強(qiáng)的汽車齒輪強(qiáng)化水醋，目的是提高齒輪疲勞強(qiáng)度和壽命能力。                                                          

利用精密的自動化控制系統(tǒng)彪置，對工藝參數(shù)實(shí)施同步監(jiān)控拄踪，增強(qiáng)了系統(tǒng)的柔性程度，以獲得理想的零件強(qiáng)化效果拳魁。

現(xiàn)在很多汽車工程師不再局限于單一的拋丸強(qiáng)化或噴丸強(qiáng)化宫蛆，他們開始傾向混合式的系統(tǒng)，能將兩種技術(shù)優(yōu)勢進(jìn)行結(jié)合的猛，以滿足其特定的生產(chǎn)加工要求耀盗。

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