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詳析東莞齒輪的強化應用(一)


  汽車工業設計工程師們已普遍利用噴丸強化工藝來提高傳動零部件的使用壽命。通常,零件在熱處理后進行噴丸強化,對于一些關鍵零件,如齒圈和行星東莞同步輪生產等,強化是生產的最后一道工序。
  關于什么是強化的概念,大家已經從很多技術文獻上了解了,即高速噴射的鋼丸顆粒撞擊金屬零件表面,使工件表面材料發生彈塑性變形并呈現較高的殘余壓應力。如果只想找一臺強化設備,并不難。但由于設備選擇不當,造成產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,不得不重新審視這個聽上去并不復雜的工藝技術,并希望找到最合適的設備能滿足他們特定的強化應用和要求。
噴丸強化原理和效果
  金屬介質(鋼丸或切絲丸)高速撞擊零件表面,造成表面塑性變形。這一影響延伸到材料表層,在表層下產生一個壓應力,從而抵消不良的拉應力。該殘余壓應力延緩了疲勞斷裂的形成,從而延長零件的安全使用壽命。
齒輪熱處理后,其表面接受連續丸粒撞擊、亦可將殘余奧氏體轉化為馬氏體。這回增加材料的硬度,形成壓應力。就東莞齒輪批發而言,最大的剪切應力出現在齒根部和東莞蝸輪過渡區圓角半徑處。兩個齒面,主動面和從動面都承受不斷增加的負載。因此,齒輪強化重點在于對以下部位的強化,
 • 主動面
 • 從動面
 • 齒根部位
  就強化要求,即強度和覆蓋率,不同東莞齒輪批發有不同的要求,必須根據最終的應用。覆蓋率是通過目測,而強度需利用阿爾門試片進行測量。
強度測量
  零件校對工具(PVT), 設計用來將測試試片置于一些特定位置,在這些位置的試片可模擬零件有強度要求且必須進行強度測試的區域位置。根據不同應用,強度范圍從0.015 - 0.030 (在‘A’等級上)。一般覆蓋率要求在100% - 200%。 有以下幾種強化技術,各具優勢:
  離心力拋丸強化
  壓縮空氣噴丸強化
  混合式(噴嘴和拋頭)
介質推進類型
  從產量方面考量,離心力拋丸強化優于另外兩種方式。鋼丸在離心力的作用下從葉輪軸上的孔溢出到葉片上,再由高速轉動的葉片沿固定角度拋出。單位時間內,拋丸丸流覆蓋的面積大于噴嘴噴丸。但是,拋丸強化的應用受限于待處理東莞齒輪批發的尺寸。如果是強化小齒輪且齒根部面積狹小,就需要多個拋頭,固定在不同角度,以達到所需的強化效果。
  另一種,壓縮空氣式噴丸強化,利用多個噴嘴,對準齒面、齒根的特定部位,使丸流更集中、目標更確定,可達到精確強化的效果。
  第三種是混合式,盡管應用比較少,它的優勢是在一臺設備上結合了拋丸強化的高產量和噴丸強化的高精確度、可控性。
工藝參數
  無論哪種強化技術,目的都是要取得一個持續恒定、可重復的強化強度。因此,必須了解工藝過程中,哪些關鍵變量會影響到最后的強化結果,包括:
  離心力式拋丸強化
拋頭
  拋頭轉速
  拋射速度
  拋射角度
  拋頭位置
  定向套移動 直接壓力式噴丸強化
噴嘴
  噴嘴尺寸
  噴射壓力
  噴射角度
  噴嘴移動
  多個噴嘴
以上這些工藝變量都會影響強化最終效果:
  拋頭直徑決定了鋼丸介質被一定角度拋射出去時的速度。在同樣的拋頭轉速下,直徑為17.5’’的拋頭產生的鋼丸拋射速度大于直徑為14’’的拋頭,因而產生的強化強度也更高。
  拋頭的馬力決定了單位時間內被打出去的鋼丸數量
  拋頭是由變頻機直接驅動的,通過改變電機的頻率可以改變拋頭的轉速,從而改變鋼丸拋出的初速度。
  拋頭通常都被永久地固定在拋丸室的特定位置,但可以通過調整定向套的位置,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

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