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喷丸强化有效提高齿轮的使用寿命

工艺参数对强化效果的影响

    无论哪种强化技术,目的都是要获得一个持续恒定、可重复的强化强度,因此,必须了解工艺过程中哪些关键变量会影响到强化结果。对于离心力式抛丸强化,抛头、抛头转速、抛射速度、抛射角度(涉及抛头位置、定向套移动等)等工艺变量会影响到强化效果。对于直接压力式喷丸强化,喷嘴、喷嘴尺寸、喷射压力、喷射角度(涉及喷嘴移动、多个喷嘴)等变量会也影响强化效果。

    1、在离心力抛丸强化中,抛头工艺变量对强化效果的影响

    □抛头直径决定了钢丸介质从一定角度被抛射出去时的速度。在同样的抛头转速下,直径大的抛头产生的强化强度更高。

    □抛头的功率决定了单位时间内被打出去的钢丸数量。

    □抛头采用变频电机直接驱动,通过改变电机的频率可以改变抛头的转速,从而改变钢丸抛出的初速度。

    □抛头通常都被*地固定在抛丸室的特定位置,但可以通过调整定向套的位置来改变抛射方向。定向套的位置*终决定了钢丸被抛头抛射出去的角度。

    2、直接压力式喷丸强化中工艺变量对强化效果的影响

    □喷丸强化中的喷射压力类似于抛丸强化中的抛头速度,压力越大,强度越大。对于复杂的齿轮强化,通常在一个封闭环路内,通过一个比例调节器监控喷嘴压力,如果出现任何偏离预先设定的压力值,系统就会发出警报,指示关闭机器。

    □喷嘴尺寸的大小决定了钢丸介质被喷射到零件表面的数量。对于喷丸强化工艺,重要的因素就是要取得好的方向性,目标准确,钢丸被无误差地打到零件表面指定点,达到所需的强度。

    □安装在多轴机械手上的喷嘴可实现自由移动,该机械手在伺服驱动系统和动态控制器的协助下操纵喷嘴的移动,让喷嘴沿零件的外缘和内部路线运动,比如沿行星齿轮和齿轮圈的轮廓进行喷射,可达到均匀一致、重复性高的强化效果。

    当同时对一组行星齿轮和齿圈进行强化时,必须特别注意它们的齿根角度是不同的,因此,对于喷丸强化各个喷嘴位置的设定十分关键,合理的设置才能达到理想的齿轮、齿圈强化效果。

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    影响喷丸强化结果的其他工艺参数还包括:钢丸的流量、钢丸的尺寸、尺寸的一致性等。

    丸料的流量由一个专门的流量控制阀控制。在抛丸强化设备中,该控制阀被安装在抛头进料区,通过调节流量控制阀的开口大小来调节经过该阀进入抛头的钢丸流量,而在喷丸强化设备中,丸料控制被阀安装在压力罐出口区。

    钢丸的尺寸需具备较高的一致性。强化设备中采用一个振动筛对丸料进行过滤,确保钢丸尺寸一致,从而达到稳定的强化效果。

    钢丸(或切丝)的尺寸会直接影响覆盖率和强化时间,一般规律是:钢丸直径小,工件表面产生的残余应力较高,但强化层较浅;钢丸直径大,工件表面产生的残余应力较低,但强化层较深;当然,钢丸的直径必须小于齿轮过渡区的圆角半径。

    喷丸强化工艺发展迅速,应用范围将越来越广。现在,通过采用精密的自动化控制系统对工艺参数实施同步监控,喷丸强化系统的柔性程度已经得到了很大的增强,从而可以获得更加理想的零件强化效果。随着技术的发展,汽车工程师也将不再局限于单一的抛丸强化或喷丸强化,新的混合式系统能将两种技术优势结合在一起,以满足更多用户特定的生产要求。


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