齿轮 对齿轮进行喷丸强化是很常见的一种应用。任何尺寸或设计的齿轮都可通过喷丸强化来改善齿轮齿根的抗弯曲疲劳性能。齿轮接触面上产生的负载,在接触点下的齿根部区域形成弯曲应力。
齿轮在经渗碳淬火或表面淬火后通常都要进行喷丸强化。增加的表面硬度同比例地形成压应力。取决于渗碳处理和喷丸强化的参数,齿轮在渗碳和强化处理后的最大残余压应力落在170-230 ksi (1170-1600MPA)之间。对渗碳齿轮的喷丸强化通常使用硬度高的弹丸 (55-62 HRC)。当然,也可根据情况使用硬度小些的弹丸(45-52 HRC),它产生的压应力是硬喷丸的约50% 。
通过锤击,镗磨引入一个压应力,从而在齿部形成对抗接触疲劳是目前最佳的一个方法。对喷丸强化形成的小凹进行表面光整,能让接触载荷通过大的表面上分散出去,从而减少接触应力。
连杆 连杆因承受复杂的交变载荷,必须进行表面喷丸强化处理。连杆上最关键的疲劳区域是相连大孔的”工”字梁两侧孔径。压应力下的粗糙表面比拉应力下光滑表面具有更好的疲劳性能,因而大部分的被强化表面不需要做任何预处理或强化后处理。
曲轴 由于曲轴在交变应力作用下工作,其轴颈截面变化转接圆角处发生应力疲劳和应边疲劳破坏的危险性极大。在大部分情况下, 曲轴上所有的孔径都需要进行喷丸强化。曲轴圆角是应力最集中区域。当发动机点火时,最大应力产生在圆角底侧。疲劳裂纹在圆角处产生,再扩展到曲轴本体,造成更严重的失效。
实践证明,喷丸强化对于铸钢,锻钢,球墨铸铁,和等温淬火钢曲轴疲劳寿命的提高非常有效。
扭杆 汽车独立悬架扭杆弹簧(简称扭杆)是悬架的关键件。扭杆起到平衡的左右,用于维持运动中的稳定性。当用在需要重复载荷的系统如汽车悬架,喷丸强化能提高扭杆疲劳极限和可靠性。
在汽车生产过程中,工程师们已普遍利用喷丸强化工艺来提高传动零部件的使用寿命。通常,这些零部件在热处理后进行喷丸强化,尤其是一些关键零部件,如齿圈和行星齿轮等,喷丸强化是生产制造的最后一道非常必要的工序。
喷丸强化工艺即采用高速喷射的钢丸颗粒撞击金属零件表面,使工件表面材料发生弹塑性变形并呈现较高的残余压应力。因为金属介质(钢丸或切丝丸)在高速撞击零件表面时,会使表面产生塑性变形,这一变形将延伸到材料表层,在表层下产生一个压应力,从而抵消零件制造时产生的不良拉应力。该残余压应力延缓了零件疲劳断裂的形成,从而延长了零件的安全使用寿命。对于汽车传动部件中最关键的齿轮部件,在热处理工序之后,采用喷丸强化工艺使其表面接受连续丸粒撞击,还可将其齿面材料晶相组织中的残余奥氏体转化为马氏体,从而增加齿面硬度。
单就齿轮而言,其最大的剪切应力出现在齿根部和齿轮过渡区的圆角半径处,而齿轮的两个齿面——主动面和从动面,在工作时都承受着不断增加的负载,因此,齿轮强化的重点就在于对这些部位的强化:主动面、从动面、齿根部位。从强化要求来看,主要包括强度和覆盖率两大参数,当然,不同的齿轮有不同的要求,必须根据其最终应用环境来确定。
喷丸强化工艺适应性较广;工艺简单、操作方便;生产成本低,经济效益好,强化效果明显。近年来,随着计算机技术发展,带着信息反馈监控的喷丸技术已在实际生产中得到应用,使强化的质量得到了进一步提高。目前喷丸强化不仅用于汽车工业领域的弹簧、连杆、曲轴、齿轮、摇臂、凸轮轴等承受交变载荷的部件,还广泛用于其他工业领域。如喷丸强化可以提高电镀零件的疲劳强度和结合力;各种合金钢经过任何一种电镀处理后,一般均会导致疲劳度下降10%~60%,而喷丸强化则可有效提高疲劳强度,同时还可以增加电镀层的结合力,防止起泡。
大奇公司生产的钢丸具有:高强度、高韧性、高寿命、低破碎、低粉尘、低污染、对设备低磨损、延长配件使用时间等优点。采用拉丝、裁切、强化、磨圆等工艺精制而成,严格按照国际标准VDFI8001/2009、SAE J441和AMS2431生产。专业生产清理、强化钢丸、金属表面涂装前专用金属磨料、不锈钢丸、锌球、铝丸、铜丸、镍基合金丸、铅丸等有色金属磨料。(硬度HRC35-70/Φ 0.2-4.0mm;形状分别为圆形切丸、抛圆度G1、G2、G3,可根据客户要求生产,使用寿命3500-9300范围内)
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