拋丸強化是目前汽車行業(yè)改善齒輪疲勞壽命的常用手段之一，其原理是利用高速彈丸對齒輪表面進行沖擊，使輪齒表層在一定深度內生成殘余壓應力，用來抵消部分外加負荷導致的拉應力，從而抑制或延遲裂紋的萌生和擴展。因此，它可以顯著提高輪齒的抗彎曲疲勞壽命，改善接觸疲勞特性。拋丸強化效果表達式為：

B=F（P，M，R，V，Q，H，T， ） 式中：B 拋丸效果； P 拋打工件表面性能； M 彈丸材料； R 彈丸尺寸； V 拋丸速度； Q 單位時間內拋丸量； H 彈丸與工件表面距離； T 拋丸時間； 拋丸角度。 在輪齒材料及熱處理指標選定的前提下，彈丸工藝選擇是得到合理殘余壓應力層的關鍵因素之一。本文就如何選擇彈丸工藝參數從而得到合理強化效果展開論述。   1.試驗條件和方法 （1）齒輪材料和拋丸前狀態(tài) 齒輪材料為低碳合金鋼，鍛后等溫正火，經滲碳淬回火處理后表面硬度 650HV1。   （2）試驗用設備及檢測方法 強化設備采用機械離心式拋丸機；硬度檢測采用維氏硬度計；殘余應力檢測采用xstress3000型X射線應力分析儀，因材料為鐵素體型合金鋼，檢測晶面為（211）。檢測執(zhí)行ASTM-E915 2010、EN15305 2008、GB7704 2008及GFT4010 2008標準。   2.彈丸的選擇 （1）彈丸硬度確定 強化零件用彈丸硬度一般等于或略高于零件本身硬度，硬度不能太高，否則容易導致本體損傷。本文齒輪齒面和齒根硬度檢測如圖1所示。從圖中可知，齒輪表層硬度在700HV1以上，根據市場能夠提供的彈丸，我們選定彈丸名義硬度在（700 30）HV1。 圖1 輪齒硬度梯度 （2）丸料直徑選擇 齒根過渡圓弧處是應力集中點，裂紋萌生往往從此處開始，因此作為拋丸強化效果檢驗位置（見圖2）。本文齒輪齒根過渡圓弧半徑為0.85mm，為達到強化效果，必須有足夠的彈丸拋射到該位置，因此選擇丸料名義直徑為0.6mm、0.8mm兩種規(guī)格的鋼丸進行驗證。   圖  2 3.結果與分析 （1）相同工藝條件下彈丸直徑對殘余應力的影響 圖3、圖4分別為 0.6mm和 0.8mm彈丸在相同工藝條件下得到的齒根殘余應力分布結果；圖5為兩種彈丸作用下5次檢測結果的平均值比較。從圖中可以得知，兩種彈丸作用下相同深度殘余壓應力值差別略有區(qū)別，且最大壓應力值所處深度有所不同， 0.6mm彈丸的最大壓應力值在距表面約40 m處；而 0.8mm彈丸的最大壓應力值在距表面約50 m處。附表是兩種鋼丸的單個重量，可以看到，W0.8mm 2W0.6mm；P=MV，在速度一定的情況下，質量是決定動量大小的因素，因此 0.8mm彈丸所能產生的變形會更大些，深度更深。   從圖5還可以看到，兩種彈丸得到的應力趨勢基本一致，但最表層 0.8mm彈丸所得殘余壓應力更低，意味著所能抵御外力的能力更弱，更容易被突破產生裂紋。 圖3  0.8mm彈丸殘余應力結果   圖4 0.6mm彈丸殘余應力結果   圖5  兩種彈丸殘余應力平均值對比

兩種鋼丸的單個重量

（2）相同工藝條件下彈丸直徑對齒面粗糙度的影響 圖6是兩種彈丸作用力得到的齒面粗糙度結果，拋丸前的齒面粗糙度基本一致；拋丸后， 0.6mm彈丸得到的結果要明顯優(yōu)于 0.8mm彈丸。齒面粗糙度影響變速器噪聲，粗糙度越小越好。   圖6 兩種彈丸作用力得到的齒面粗糙度結果   拋丸后的殘余應力主要來源于表層不均勻的塑性變形，在零件參數允許的范圍內，尺寸越大，彈丸消耗相應會更少，成本更低，但需要綜合考慮彈丸對零件殘余應力和齒面粗糙度的影響，需根據試驗結果選擇合適的彈丸。     更多相關信息》》》 美國牌號440C不銹鋼環(huán)鍛件廢品案例解析

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