齒輪強(qiáng)化：強(qiáng)度
汽車設(shè)計(jì)工程師們已經(jīng)充分了解利用強(qiáng)化工藝能大幅度延長傳動(dòng)零件的安全使用壽命。通常有巧，強(qiáng)化被視作一道熱處理后的工序，對(duì)于一些關(guān)鍵部件男图，如環(huán)形齒輪甜橱，行星齒輪乞微，強(qiáng)化是生產(chǎn)工藝中最后一個(gè)重要步驟。
強(qiáng)化的原理夕锹，就是金屬表面受到高速金屬顆粒束的連續(xù)捶擊檬桅，即在其表面導(dǎo)入一個(gè)壓應(yīng)力∏墼ⅲ基于這個(gè)機(jī)制婆精，好像看來找一臺(tái)可以進(jìn)行強(qiáng)化的機(jī)器并不困難雄炕。然后，事實(shí)證明過早的傳動(dòng)失效和產(chǎn)品退貨蜡歹，讓不少齒輪廠商不得不重新審視這道看似簡單的加工工藝月而。
噴丸強(qiáng)化的機(jī)理和效果
金屬介質(zhì)（鋼珠或切絲丸）的連續(xù)撞擊父款，造成零件表面的塑性形變憨攒。該效果延伸到形成壓應(yīng)力的表面層之下的區(qū)域，抵消那里原有的拉應(yīng)力肝集。殘余壓應(yīng)力延緩疲勞裂紋的形成芙糙，從而提高零件的抗疲勞強(qiáng)度，延長疲勞壽命渺类。
熱處理后象讶，齒輪表面受到的連續(xù)強(qiáng)化介質(zhì)的捶擊，將殘余奧氏體轉(zhuǎn)化成馬氏體栋锣。這能增加材料硬度谍竿。
就齒輪而言路影，最大的剪切應(yīng)力出現(xiàn)在齒根部和過渡區(qū)圓角部位闸婴。齒輪驅(qū)動(dòng)面和齒面邊緣承受不斷增加的載荷芍躏。因此，齒輪強(qiáng)化重點(diǎn)部位是
- 驅(qū)動(dòng)面
- 齒面邊緣
- 齒根部位
每種齒輪，要求的強(qiáng)化強(qiáng)度和覆蓋率不盡相同吕晌，要根據(jù)其實(shí)際應(yīng)用而定临燃。覆蓋率是個(gè)目測的過程睛驳，而強(qiáng)化強(qiáng)度則需要通過一種特制的彈簧鋼試片（稱為阿爾門試片）進(jìn)行測定。
強(qiáng)度測試
零件校正工具（PVT）膜廊，設(shè)計(jì)用于將試片固定于一些特定位置乏沸。試片在這些位置時(shí)，可以模擬零件需要進(jìn)行強(qiáng)度測定的區(qū)域。
根據(jù)不同應(yīng)用铛田，強(qiáng)度范圍可在0.015-0.030 （”A” Scale）挂蹦，覆蓋率可在100%至200%瞪栋。
可通過幾種不同方式達(dá)到以上齒輪強(qiáng)化效果嚣历，每種方式各有優(yōu)點(diǎn)，
- 離心力拋頭式拋丸強(qiáng)化
- 壓縮空氣噴嘴式噴丸強(qiáng)化
- 混合式（拋丸+噴丸）
介質(zhì)拋射類型
如果以產(chǎn)量列為主要考量因素荷焦，離心力拋頭拋射方式是最理想的盟挤。拋頭拋射器產(chǎn)生的介質(zhì)流可以單位時(shí)間內(nèi)覆蓋較大的面積。然后掌范，該工藝受限于齒輪尺寸腻俏。對(duì)于較小型的齒輪，其齒根部位狹窄睦键，那就需要用多個(gè)拋頭目尘，固定在不同的角度，才能達(dá)到要求的覆蓋率栗沫。
另一種方式诺秒，即利用多個(gè)壓力式噴嘴，對(duì)特定的齒根區(qū)域直接且更精確的噴射谤绳，以達(dá)到所需的覆蓋率占锯。
這兩種強(qiáng)化方式都普遍應(yīng)用于齒輪生產(chǎn)中，相對(duì)而言缩筛，噴丸強(qiáng)化應(yīng)用更為廣泛些消略，因?yàn)樗诩夹g(shù)和精確度方面較為優(yōu)勢。
第三種噴丸和拋丸混合式強(qiáng)化系統(tǒng)瞎抛，盡管其應(yīng)用較不普遍桐臊，但它的優(yōu)勢在于同一臺(tái)機(jī)器豪硅，既能利用拋頭拋射飘弧，以保證較高的產(chǎn)能朽擒，又可利用一個(gè)壓力噴嘴臼磁，對(duì)特定區(qū)域進(jìn)行集中性地、更為精準(zhǔn)地噴丸強(qiáng)化断楷。
工藝參數(shù)
無論使用哪種強(qiáng)化技術(shù)，它們的最終目的都是為了以一種持續(xù)脐嫂、恒定统刮、高重復(fù)性方式達(dá)到所需的強(qiáng)度。因此账千，很重要的一點(diǎn)是必須充分了解哪些關(guān)鍵參數(shù)會(huì)影響最后的強(qiáng)化效果侥蒙。這些參數(shù)包括
離心式拋頭強(qiáng)化：
- 拋頭
- 拋頭功率
- 葉片速度
- 拋射角度
- 拋頭位置
- 定向套移動(dòng)
以上這些參數(shù)都會(huì)影響最終的強(qiáng)化效果：
- 拋頭直徑?jīng)Q定了介質(zhì)丸粒被切向拋出的速度。一個(gè)
- 拋頭馬力決定了被拋射出去的介質(zhì)數(shù)量
- 拋頭尺寸和拋頭轉(zhuǎn)速?zèng)Q定了可達(dá)到的介質(zhì)射速和因而取得的強(qiáng)度。維爾貝萊特（集團(tuán)）的拋丸強(qiáng)化設(shè)備裝有變頻器娃善，能控制和改變拋頭轉(zhuǎn)速和介質(zhì)射速
- 拋頭通常永久且牢固地固定在拋丸室內(nèi)的特定位置上论衍。如需要改變拋射方式，可通過調(diào)節(jié)定向套的設(shè)定聚磺。定向套的位置決定了介質(zhì)被拋頭射出時(shí)確鑿的方向和角度瓤计。
壓力噴嘴式噴丸強(qiáng)化：
- 噴嘴
- 噴嘴尺寸
- 噴射壓力
- 噴嘴角度
- 噴嘴移動(dòng)
- 多個(gè)噴嘴
以上這些參數(shù)都會(huì)影響最終的強(qiáng)化效果：
- 在較為復(fù)雜嚴(yán)密的齒輪強(qiáng)化噴丸系統(tǒng)中，噴嘴的壓力是由一個(gè)閉路式反饋調(diào)控器控制莹宁。發(fā)生任何偏離預(yù)設(shè)的壓力值時(shí)圾峭，系統(tǒng)會(huì)觸發(fā)警報(bào)，自動(dòng)關(guān)閉機(jī)器审腺。
- 噴嘴尺寸決定了被噴射到零件表面的丸料數(shù)量堤谴，介質(zhì)射出后產(chǎn)生的能量都直接用于取得所需的強(qiáng)度缰畦。
- 將噴嘴置于多軸機(jī)械手上，實(shí)現(xiàn)噴嘴的可控性地?cái)[動(dòng)及轉(zhuǎn)動(dòng)栋固，以滿足零件任何形狀肥稠，不同部位的噴射需要。根據(jù)待強(qiáng)化齒輪的輪廓埋署，預(yù)設(shè)噴嘴的移動(dòng)走線和距離玫桅，達(dá)到高度精確和高可重復(fù)性的工藝要求。
注意：
如要同時(shí)噴丸強(qiáng)化一組行星齒輪和環(huán)形齒輪吩捞，必須注意到這兩種齒輪齒根角度是不同的鳞编。因此汁蝶，需要依靠不同的渐扮、獨(dú)立的噴嘴設(shè)定以達(dá)到兩種齒輪各自所需的強(qiáng)化效果。維爾貝萊特（集團(tuán)）的強(qiáng)化設(shè)備為兩種齒輪提供特定的噴嘴底座掖棉。其他工藝參數(shù)如
- 丸流流速
- 介質(zhì)顆粒大小
- 顆粒尺寸是否均勻墓律、一致
- 流量控制閥（磁閥）能控制介質(zhì)丸流流速，在拋丸強(qiáng)化設(shè)備中幔亥，該磁閥安裝于拋頭喂料一側(cè)耻讽；在噴丸強(qiáng)化設(shè)備中，該磁閥安裝于壓力罐出口帕棉。
- 振動(dòng)篩篩分出尺寸過大针肥，合適或尺寸過小的丸粒。使用兩個(gè)振動(dòng)篩能確保每次強(qiáng)化過程中恒定香伴、均勻尺寸的介質(zhì)慰枕。
- 鋼丸（或切絲）大小是決定強(qiáng)化覆蓋率和生產(chǎn)周期時(shí)間的關(guān)鍵因素。較小的丸粒能在零件表層產(chǎn)生較高的應(yīng)力即纲；較大的丸粒能影響工件較深的區(qū)域具帮，在那里達(dá)到所需應(yīng)力水平，鋼丸的直徑必須小于齒輪最小過渡區(qū)圓角直徑的一半
總結(jié)：
在過去幾年里低斋，齒輪強(qiáng)化技術(shù)和設(shè)備發(fā)展迅速停迫，原來應(yīng)用于飛機(jī)起落架強(qiáng)化的最復(fù)雜、精密的強(qiáng)化工藝已復(fù)制到對(duì)于齒輪的強(qiáng)化加工司逗。其共同點(diǎn)擎若，都在于對(duì)強(qiáng)化結(jié)果的一致恒定性，工藝的高可控性和高重復(fù)性有越來越嚴(yán)苛的要求改佛。
機(jī)械工藝和精密的流程監(jiān)控相結(jié)合漂肖，為強(qiáng)化生產(chǎn)提供極大的靈活度和柔性，以取得滿意的零件強(qiáng)化效果史糕。
當(dāng)今的汽車工程師們已越來越傾向利用拋丸-噴丸結(jié)合式的系統(tǒng)汁讹，來同時(shí)滿足工藝和產(chǎn)量的需要诞书。
Kumar Balan is a Product Engineer with Wheelabrator Group
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