齒輪加工中的強力噴丸工藝(三)

   時間:2014-03-11 12:36:28
齒輪加工中的強力噴丸工藝(三)簡介
    鑄鐵丸和鑄鋼丸通常用於硬齒面齒輪的噴丸。鑄鐵丸的缺點是韌性較低,在噴丸過程中易於破碎、耗損量大,對破碎的鋼丸要及時分離,否則會影響受噴表面質量。但鑄鐵丸……
齒輪加工中的強力噴丸工藝(三)正文
  鑄鐵丸和鑄鋼丸通常用於硬齒面齒輪的噴丸。鑄鐵丸的缺點是韌性較低,在噴丸過程中易於破碎、耗損量大,對破碎的鋼丸要及時分離,否則會影響受噴表面質量。但鑄鐵丸的優點是價格便宜、硬度高,可以使受噴表面產生較高的殘餘壓應力。鑄鋼丸與鑄鐵丸相比,其優點是不易破碎,對受噴表面幾何形貌有利。但鑄鋼丸硬度較鑄鐵丸低,在其他條件相同時,受噴表面的殘餘壓應力低於鑄鐵丸。

對於受噴工件而言,鋼丸質量和鋼丸速度決定了噴丸強化效果的穩定性。其中,鋼丸質量對噴丸強化效果影響甚大,一般規律是:鋼丸直徑小,工件表面殘餘應力較高,但強化層較淺;鋼丸直徑大,工件表面殘餘應力較低,但強化層較深;鋼丸硬度高,噴丸強度也高;鋼丸直徑增加,噴丸強度也增加;鋼丸速度增加,噴丸強度、表面壓應力和強化層深三者均增加。

合理的選擇控制噴丸參數,才能獲得良好的噴丸效果。

通常情況下,鋼丸的直徑受到所噴零件的影響,鋼丸的直徑一般不應大於齒輪過渡區圓角直徑的一半。過大的鋼丸不能噴及齒輪圓角處。當對錶面粗糙度有要求時,應盡量選用較小的鋼丸。為了達到覆蓋率要求所需的噴丸時間將隨著鋼丸尺寸的加大而迅速增加,小鋼丸可以較快地達到覆蓋率的要求。因此,鋼丸的直徑不宜選得過大,我公司根據實際情況,選用直徑為φ0.6mm、φ0.8mm的鋼丸,獲得的效果比較理想。

同時鋼丸的材料也非常重要,國家標準中已經對鋼丸的金相組織、化學成分、最小密度、硬度偏差範圍給出嚴格的規範。合格材料的鋼丸都應嚴格控制質量,保證球面形狀尺寸均勻,保證充足的鋼丸數量。鋼丸量的減少,相應噴丸強度也會降低。所以必須在一定間隔時間內檢查鋼丸,及時去除不合格的鋼丸,調換和增加一定量的鋼丸。否則,畸形鋼丸的稜角容易使受噴零件表面產生微裂紋而造成疲勞源。一般應保證合格鋼丸的數量不少於80%。合格鋼丸的含量一般選用不同規格的篩網加以控制。鋼丸硬度的選擇應考慮工件材料的硬度。當鋼丸的硬度非常接近齒輪材料的硬度時,最大壓應力與壓縮深度將不受鋼丸硬度的影響。因此,選擇鋼丸時,應使鋼丸的硬度大於或等於齒輪噴丸表面的硬度。對滲碳齒輪,最好選用硬度為55~65HRC的鋼丸,以得到滿意的壓應力效果。

2、鋼丸的流量、速度、噴射角度對噴丸效果的影響

拋頭是由變頻電機直接驅動的,通過改變電機的頻率可以改變拋頭的轉速。鋼丸在離心力的作用下從葉輪軸上的孔溢出到葉片上,再由高速轉動的葉片沿固定角度拋出,葉輪的轉速決定了鋼丸拋出的初速度。電機的最大轉速是3000r/min。

由於拋頭轉動起來以後,鋼丸會源源不斷地拋出,因此進入拋頭葉輪軸的鋼丸流量必須能保證拋頭有充足的鋼丸供給,這就要求經常補充噴丸機鋼丸回收系統中的鋼丸存量,更重要的是通過調節丸料控制閥的開口大小來調整經過丸料控制閥進入拋頭的鋼丸流量。噴丸機的鋼丸的輸入量一經調好后就固定不變了,在正常使用中改變鋼丸流量是通過調節拋頭的轉速來實現的,即在鋼丸輸入量不變的情況下提高葉輪轉速,則單位時間內拋出的鋼丸流量就大,反之亦然。在噴丸機上,每個拋頭都有一個安培表與之相連,用來顯示鋼丸的流量。當噴丸質量達不到技術要求時,需調整電機頻率,調整就是通過安培表顯示的讀數來確定調整到何種程度的。安培表的讀數範圍是0~30A。

結論

在噴丸過程中,材料表層承受鋼丸的劇烈衝擊產生形變硬化層,這將導致兩種效果:一是組織上造成亞晶細化,位錯密度增加,晶格畸變加劇;二是引入高的宏觀殘餘壓應力。此外,由於鋼丸衝擊使表面粗糙度有所增加,會使切削加工時產生的尖銳刀痕趨於圓滑。這些變化將明顯地提高材料的疲勞抗力和應力腐蝕抗力,從而明顯地提高齒輪的壽命。

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