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1引言

液體噴丸作為一種提高金屬抗疲勞性能,提高應(yīng)力腐蝕抗力的有效工藝而被廣泛采用,同時(shí)噴丸件還可在其它方面獲得改善。

2液體噴丸強(qiáng)化的作用及目的

2.1定義

所謂噴丸就是利用細(xì)小球狀丸粒轟擊材料表面以形成一個(gè)具有較高殘余壓應(yīng)力的薄層。這種薄層對(duì)于工件的實(shí)際應(yīng)用大有益處。
飽和點(diǎn)即是在1倍于飽和點(diǎn)的噴丸時(shí)間下,弧高值的增量不超過飽和點(diǎn)處弧高值的10%。
弧高值曲線是指在其余的噴丸強(qiáng)化工藝參數(shù)不變的條件下,同一類型的試片分別各自接受不同時(shí)間的噴丸,由這組數(shù)據(jù)在弧高值一時(shí)間坐標(biāo)上繪出的曲線。

2.2 噴丸強(qiáng)化的作用

噴丸強(qiáng)化在工件表面形成壓應(yīng)力的目的就是防止工件疲勞破壞,因?yàn)檫@種失效更容易發(fā)生在工件的拉應(yīng)力區(qū)。把容易產(chǎn)生疲勞裂紋部位的拉應(yīng)力變成壓應(yīng)力,可以有效地限制裂紋的擴(kuò)展。殘余拉應(yīng)力可以降低工件的疲勞壽命,而壓應(yīng)力卻可以提高工件的抗疲勞壽命。某些冷加工使工件在使用前就形成了有害的拉應(yīng)力,因而這種工件易發(fā)生早期失效,從而縮短工件的使用壽命。

2.3 齒輪噴丸強(qiáng)化的目的

(1)提高齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度;

(2)提高齒面的疲勞特性;

(3)消除連續(xù)的加工刀痕,改善表面潤(rùn)滑條件。

從理論上講,滲碳率火的齒輪在經(jīng)過齒根噴丸強(qiáng)化后,齒輪的承載能力可使齒根處的彎曲疲勞強(qiáng)度提高20%-30%,而針對(duì)齒面接觸疲勞失效(也就是齒輪節(jié)圓處表面點(diǎn)蝕失效)噴丸后可使?jié)B碳率火圓柱齒輪的壽命提高60%。噴丸處理并不只用于形成有利的殘余壓應(yīng)力,而且還用來(lái)改善表面光潔度。經(jīng)噴丸后的工件表面布滿了均勻疊錯(cuò)的凹痕,消除了各種冷加工工藝形成的刀痕,而刀痕則是拉應(yīng)力集中產(chǎn)生的部位。經(jīng)過實(shí)驗(yàn),在噴丸強(qiáng)度一定時(shí),粗大丸粒形成的表面光潔度要高于細(xì)小丸粒形成的表面光潔度。噴丸后工件表面所產(chǎn)生的均勻凹痕可改善齒輪的表面潤(rùn)滑。

3工藝及應(yīng)用

3.1保證噴丸質(zhì)量的條件

為了得到良好的噴丸效果,必須要做到以下幾點(diǎn):規(guī)定噴丸強(qiáng)度;控制丸粒質(zhì)量,丸粒直徑中1.2-1.4mm;保證完整的覆蓋率。

3.2 齒輪噴丸強(qiáng)化工藝的制定及應(yīng)用

由于齒輪的制作成本比較高,在采取的加工工藝過程中,不可以盲目實(shí)驗(yàn),要采用加工試片方式、采集數(shù)據(jù)的方法,合理降低制造成本,提高產(chǎn)品質(zhì)量。
強(qiáng)化工藝的制定(以一級(jí)大齒輪為例):

(1)齒輪試片的安裝:將齒輪試片安裝在專用夾具上。
(2)噴嘴的選擇:選擇3個(gè)噴嘴,安裝時(shí)要擰緊螺釘,并與專用夾具支撐軸垂直。
(3)調(diào)整:安裝好噴嘴后,調(diào)整夾具,使齒輪試片夾具中心在回轉(zhuǎn)中心上,固定齒輪試片。

(4)設(shè)定強(qiáng)化壓力、流量見表1
(5)設(shè)定強(qiáng)化時(shí)間見表2
(6)繪制弧高度值曲線確定噴丸強(qiáng)度。
在坐標(biāo)曲線上找出飽和點(diǎn),按噴丸強(qiáng)度定義。對(duì)一組試片在一倍于飽和點(diǎn)噴丸時(shí)間下進(jìn)行噴丸處理。如果弧高度值的增量超過飽和點(diǎn)處弧高度值的10%,就可以確定飽和點(diǎn)處的高度值為工藝參數(shù)的噴丸強(qiáng)度。
對(duì)反復(fù)實(shí)驗(yàn)所得的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析后,確定一級(jí)大齒輪的飽和點(diǎn)為45min,表3
弧高度值為0.313mm。零件名稱強(qiáng)化時(shí)間弧高度值以一級(jí)大齒輪噴丸高低壓小齒輪25-35min 20.25mm工藝為例,以此類推,得出一級(jí)大齒輪、二級(jí)小齒輪、高低壓二級(jí)小齒輪、小齒輪的弧高值如表3所示。