齒輪加工中的強力噴丸工藝(一)
實踐證明玫霎,強力噴丸工藝是提高齒輪齒部彎曲疲勞強度和接觸疲勞強度的重要方法,是改善齒輪抗咬合能力传泊、提高齒輪壽命的重要途徑鼠渺。
強力噴丸工藝最早產生于20世紀20年代鸭巴,主要應用在軍事領域眷细。隨著應用范圍的推廣,強力噴丸工藝提高齒輪疲勞強度和壽命的能力已被很多企業(yè)所證實鹃祖。
工作原理
強力噴丸工藝主要是利用高速噴射的細小鋼丸在室溫下撞擊受噴工件表面溪椎,使工件表層材料產生彈塑性變形并呈現(xiàn)較高的殘余壓應力,從而提高工件表面強度及疲勞強度恬口。噴丸一方面使零件表面發(fā)生彈性變形校读,同時也產生了大量孿晶和位錯,使材料表面發(fā)生加工強化裂蝉。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绳练、表面粗糙度、抗應力腐蝕能力和零件的疲勞壽命虑庇。零件的材料表層在鋼丸束的沖擊下發(fā)生循環(huán)塑性變形枫昏。根據(jù)材料的性質和狀態(tài)的不同,噴丸后材料的表層將發(fā)生以下變化:硬度變化光丢、組織結構的變化旋蝎、相轉變冶习、表層殘余應力場的形成、表面粗糙度的變化等孕序。
噴丸強度的測量方法
當一塊金屬片接受鋼丸流的噴擊時會產生彎曲琐幔。飽和狀態(tài)和噴丸強度是噴丸加工工藝中的兩個重要概念。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)域機械特性時的狀態(tài)递市。所謂噴丸強度为稽,就是通過打擊預制成一定規(guī)格的金屬片(即試片),在規(guī)定的時間使之達到飽和狀態(tài)的強弱程度仙蛉,并用試片彎曲的弧高值來度量其噴擊的強弱程度笋敞。
目前,應用最廣的美國機動車工程學會噴丸標準中采用阿爾曼提出的噴丸強化檢驗法——弧高度法荠瘪,該方法由美國GM公司的J. O. Almen(阿爾門)提出夯巷,并由SAEJ442a和SAE443標準規(guī)定的測量方法芳企,其要點是用一定規(guī)格的彈簧鋼試片通過檢測噴丸強化后的形狀變化來反映噴丸效果桶邑。對薄板試片進行單面噴丸時,由于表面層在彈丸作用下產生參與拉伸形變菇绵,所以薄板向噴丸面呈球面彎曲篮绰。通常在一定跨度距離上測量球面的弧高度值后雷,用其來度量噴丸的強度。測定弧高度值是通過將阿爾門試片固定在專用夾具上吠各,經(jīng)噴丸后臀突,再取下試片,然后用阿爾門量規(guī)測量試片經(jīng)單面噴丸作用下產生的參與拉伸形變量(即弧高度值)贾漏。如用試片測得的弧高值為0.35mm時候学,記作0.35A。
噴丸強度的另一種檢驗方法為殘余應力檢測键腹,即對經(jīng)強力噴丸后的工件進行殘余應力的檢測呕摹,具體的檢驗方法為X射線衍射法。在美國SAE J784a標準中推薦如下方法:X射線的入射和衍射束必須平行于齒輪的齒根溪客,圓柱直齒輪和圓柱螺旋齒輪上的測量位置應當在齒根的寬度中央二搀,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肢箕,照射區(qū)域大小的控制可以通過對直光束和適當遮蓋齒根表面實現(xiàn)诸恤;在每個選定受檢的齒輪上,最少要任選兩個齒進行評估牲支,兩齒間隔180?微惦。如果齒的有效齒廓受到保護沒有研磨,則可以認為齒根研磨的用于表面下殘余應力測量的齒輪未受損壞并且可以用于生產哪趟。噴丸對提高零件疲勞抗力的作用质瘸。
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