磨齿后喷丸对齿面粗糙度的影响

郑晓笛 曾晓蕾 楚大锋 周晨旭201807) (上海汽车变速器有限公司,上海

Automobile Technology & Material - - 生 产现场 - 1988—),作者简介:郑晓笛( 女,工程师,硕士,研究方向为金属材料及热处理。

摘要:新能源减速器项目中多个零件要求磨齿后喷丸,而喷丸会恶化齿面质量,甚至影响NVH系统的 性能。本文研究了不同喷丸工艺条件及不同零件喷丸前后的齿面粗糙度情况,结果显示,喷丸会使齿面粗糙度增大,增大程度受零件特性、喷丸工艺参数等多种因素的综合影3.1响;现有批产工艺条件下,喷丸后齿面粗糙度最大放大至喷丸前的 倍。讨论了齿面粗糙度NVH增大对 性能的影响,提出了改善喷丸后粗糙度的措施。NVH关键词:磨齿后喷丸 齿面粗糙度 影响因素 性能TH161+.1 B Doi:10.19710/j.cnki.1003-8817.20180106中图分类号: 文献标识码:

1 前言

作为一种表面强化工艺,喷丸已经广泛应用在汽车、航空航天、石油化工、铁路船用等机械领域[1]。喷丸工艺通过高硬度、高速运动的弹丸冲击零件表面,在表层产生残余压应力,从而达到提高齿轮齿面接触疲劳强度和(或)齿根弯曲疲劳强度的目的。对于热后磨齿加工(非全齿廓磨削)的零件,可根据不同的设计目的,在工艺流程中合理安排喷丸工序的位置。若只需要提高齿根弯曲疲劳强度,可在热处理后喷丸;若需要提高齿面接触疲劳强度,必须在磨齿后喷丸,以避免磨齿工序去除残余压应力层,但需要注意的是磨齿后喷丸会造成齿面粗糙度增大。

近年来,新能源减速器项目迅速增多,其中很多零件均要求磨齿后喷丸。而新能源减速器转速

NVH高、扭矩大,磨齿后喷丸带来的粗糙度增大对性能的影响更加明显。在上述背景下,本文从如3下 个方面展开讨论:喷丸工艺参数对齿面粗糙度的影响;现有批产工艺条件下,喷丸对齿面粗糙度NVH的放大程度;齿面粗糙度增大对 性能的影响及改善喷丸后粗糙度的措施。

2 喷丸工艺概述

喷丸即无数高硬度、高速运动的小弹丸撞击零件表面的过程。弹丸高速撞击下零件表面产生凹坑,发生塑性变形,凹坑周围组织抵抗这种变形,产生残余压应力,无数凹坑重叠使零件表面形成了均匀的残余压应力层,从而提高零件的疲劳强度。根据弹丸获得高速度的方式,通常将喷丸1分为压缩空气式喷丸和离心式抛丸两种,如图 所示。压缩空气式喷丸以压缩空气作为动力,将弹丸从喷枪喷出;离心式抛丸用电机带动叶轮高速旋转,将弹丸抛掷出去。

喷丸的关键工艺参数[2]包括饱和强度、覆盖率

和喷丸介质属性(材质、尺寸、形状、硬度)。饱和

Almen强度是表征喷丸强度的参数,用弧高值(即试片喷丸后的弯曲程度)表示;覆盖率指喷丸后被凹坑覆盖面积与喷丸区域总面积的比值;常用喷丸介质有钢丝切丸、铸钢丸、陶瓷丸、玻璃丸等,其尺寸、形状、硬度均有不同的等级。变速器齿轴零

1件通常的工艺要求如表 所示。

3 喷丸工艺参数对齿面粗糙度的影响 3.1 试验零件

1/6试验零件为某混动项目中间轴 档齿轮,齿2, 2轮结构见图磨齿后齿面组织残奥 级,表面硬710 HV30 0.65 mm,度 、有效硬化层深 均在技术要3,求范围内。喷丸前齿面粗糙度见表 齿形精度见4,表 可见喷丸前齿面粗糙度良好,齿形曲线平顺。

3.2 试验方案与试验参数

试验使用压缩空气式喷丸机,由于试验条件限制,无法验证喷丸介质属性(材质、大小、硬度)的影响,故试验中喷丸介质属性为常量,只验证饱 和强度和覆盖率对喷丸后齿面粗糙度的影响,试

2验方案见表 。具体试验参数的确定过程如下:通

Almen 3),过 试片试验绘制饱和曲线(图 确定饱和点,从而锁定压缩空气压力、钢丸流量、喷嘴移动速度、喷嘴距零件距离等设备参数。

3.3 试验结果

3,喷丸后齿面粗糙度数据见表 齿形精度见表4 4。可见,种喷丸工艺条件下,喷丸后齿面粗糙度均增大,齿形曲线均变得凹凸。用喷后粗糙度与3),喷前粗糙度的比值表征粗糙度放大程度(表 可4见 种工艺条件下粗糙度放大程度不同。

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