Mange deler avde nye energireduserende gireneogbilgirProsjektet krever kuleblåsing etter tannhjulssliping, noe som vil forringe kvaliteten på tannoverflaten, og til og med påvirke systemets NVH-ytelse. Denne artikkelen studerer tannoverflateruheten under forskjellige kuleblåsingprosessforhold og forskjellige deler før og etter kuleblåsing. Resultatene viser at kuleblåsing vil øke tannoverflateruheten, som påvirkes av delenes egenskaper, kuleblåsingprosessparametre og andre faktorer. Under eksisterende batchproduksjonsprosessforhold er den maksimale tannoverflateruheten etter kuleblåsing 3,1 ganger den før kuleblåsing. Innflytelsen av tannoverflateruhet på NVH-ytelsen diskuteres, og tiltak for å forbedre ruheten etter kuleblåsing foreslås.

Med ovennevnte bakgrunn drøfter denne artikkelen følgende tre aspekter:

Påvirkning av parametere for kuleblåsingsprosessen på tannoverflateruhet;

Forsterkningsgraden av kuleblåsing på tannoverflateruhet under eksisterende batchproduksjonsprosessforhold;

Virkning av økt tannoverflateruhet på NVH-ytelse og tiltak for å forbedre ruheten etter kuleblåsing.

Kulepeening refererer til prosessen der en rekke små prosjektiler med høy hardhet og høyhastighetsbevegelse treffer overflaten av deler. Under prosjektilets høyhastighetspåvirkning vil overflaten av delen danne groper og plastisk deformasjon vil oppstå. Organisasjonene rundt gropene vil motstå denne deformasjonen og generere gjenværende trykkspenning. Overlappingen av en rekke groper vil danne et jevnt gjenværende trykkspenningslag på overflaten av delen, og dermed forbedre delens utmattingsstyrke. I henhold til måten å oppnå høy hastighet med kulepeening på, er kulepeening vanligvis delt inn i trykkluftkulepeening og sentrifugalkulepeening, som vist i figur 1.

Trykkluftkuleblåsing bruker trykkluft som kraft for å sprøyte skuddene fra pistolen. Sentrifugalkuleblåsing bruker en motor til å drive impelleren til å rotere med høy hastighet for å kaste skuddene. De viktigste prosessparametrene for kuleblåsing inkluderer metningsstyrke, dekning og egenskaper ved kuleblåsingsmediet (materiale, størrelse, form, hardhet). Metningsstyrke er en parameter for å karakterisere kuleblåsingsstyrken, som uttrykkes av buehøyden (dvs. bøyningsgraden til Almen-teststykket etter kuleblåsing). Dekningsgrad refererer til forholdet mellom arealet som dekkes av gropen etter kuleblåsing og det totale arealet av det kuleblåste området. Vanlig brukte kuleblåsingsmedier inkluderer ståltrådskjærekuler, støpestålkuler, keramiske kuler, glasskuler osv. Størrelsen, formen og hardheten til kuleblåsingsmediene er av forskjellige kvaliteter. De generelle prosesskravene for girkassedeler er vist i tabell 1.

Testdelen er mellomakselgiret 1/6 av et hybridprosjekt. Girstrukturen er vist i figur 2. Etter sliping er tannoverflatens mikrostruktur grad 2, overflatehardheten er 710HV30, og den effektive herdelagets dybde er 0,65 mm, alt innenfor de tekniske kravene. Tannoverflateruheten før kuleblåsing er vist i tabell 3, og tannprofilnøyaktigheten er vist i tabell 4. Det kan sees at tannoverflateruheten før kuleblåsing er god, og tannprofilkurven er jevn.

Testplan og testparametere

Trykkluftsmaskin for kuleblåsing brukes i testen. På grunn av testforholdene er det umulig å verifisere virkningen av kuleblåsingsmediets egenskaper (materiale, størrelse, hardhet). Derfor er egenskapene til kuleblåsingsmediet konstante i testen. Bare virkningen av metningsstyrke og dekning på tannoverflateruheten etter kuleblåsing verifiseres. Se tabell 2 for testskjemaet. Den spesifikke bestemmelsesprosessen for testparametrene er som følger: tegn metningskurven (figur 3) gjennom Almen-kupongtesten for å bestemme metningspunktet, for å låse trykklufttrykket, stålkulestrømmen, dysens bevegelseshastighet, dysens avstand fra deler og andre utstyrsparametere.

testresultat

Dataene for tannoverflateruhet etter kuleblåsing er vist i tabell 3, og tannprofilnøyaktigheten er vist i tabell 4. Det kan sees at under de fire kuleblåsingsbetingelsene øker tannoverflateruheten, og tannprofilkurven blir konkav og konveks etter kuleblåsing. Forholdet mellom ruheten etter sprøyting og ruheten før sprøyting brukes til å karakterisere ruhetsforstørrelsen (tabell 3). Det kan sees at ruhetsforstørrelsen er forskjellig under de fire prosessbetingelsene.

Batchsporing av forstørrelse av tannoverflateruhet ved hjelp av kuleblåsing

Testresultatene i del 3 viser at tannoverflateruheten øker i varierende grad etter kuleblåsing med forskjellige prosesser. For å forstå forsterkning av kuleblåsing på tannoverflateruheten og øke antall prøver, ble 5 elementer, 5 typer og totalt 44 deler valgt ut for å spore ruheten før og etter kuleblåsing under forholdene i batchproduksjon av kuleblåsing. Se tabell 5 for fysisk og kjemisk informasjon og informasjon om kuleblåsing av sporede deler etter tannhjulssliping. Ruhets- og forstørrelsesdata for fremre og bakre tannoverflater før kuleblåsing er vist i figur 4. Figur 4 viser at området for tannoverflateruhet før kuleblåsing er Rz1,6 μm–Rz4,3 μm. Etter kuleblåsing øker ruheten, og fordelingsområdet er Rz2,3 μm–Rz6,7 μm. Den maksimale ruheten kan forsterkes til 3,1 ganger før kuleblåsing.

Påvirkende faktorer for tannoverflateruhet etter kuleblåsing

Det kan sees fra prinsippet bak kuleblåsing at den høye hardheten og høyhastighets kuleblåsing etterlater utallige groper på deloverflaten, som er kilden til gjenværende trykkspenning. Samtidig er disse gropene bundet til å øke overflateruheten. Delenes egenskaper før kuleblåsing og parametrene for kuleblåsing-prosessen vil påvirke ruheten etter kuleblåsing, som listet opp i tabell 6. I del 3 av denne artikkelen øker tannoverflateruheten etter kuleblåsing i ulik grad under de fire prosessbetingelsene. I denne testen er det to variabler, nemlig ruhet før kuleblåsing og prosessparametere (metningsstyrke eller dekning), som ikke nøyaktig kan bestemme forholdet mellom ruhet etter kuleblåsing og hver enkelt påvirkende faktor. For tiden har mange forskere forsket på dette, og fremmet en teoretisk prediksjonsmodell for overflateruhet etter kuleblåsing basert på endelig elementsimulering, som brukes til å forutsi de tilsvarende ruhetsverdiene for forskjellige kuleblåsing-prosesser.

Basert på faktisk erfaring og forskning fra andre forskere, kan man spekulere i påvirkningsmåtene til ulike faktorer som vist i tabell 6. Det kan sees at ruheten etter kuleblåsing påvirkes i stor grad av mange faktorer, som også er nøkkelfaktorene som påvirker den gjenværende trykkspenningen. For å redusere ruheten etter kuleblåsing med forutsetningen om å sikre den gjenværende trykkspenningen, kreves det et stort antall prosesstester for kontinuerlig å optimalisere parameterkombinasjonen.

Innflytelse av tannoverflateruhet på systemets NVH-ytelse

Girdeler befinner seg i det dynamiske transmisjonssystemet, og tannoverflateruheten vil påvirke deres NVH-ytelse. De eksperimentelle resultatene viser at under samme belastning og hastighet, jo større overflateruheten er, desto større er vibrasjonen og støyen i systemet. Når belastningen og hastigheten øker, øker vibrasjonen og støyen tydeligere.

I de senere årene har prosjektene med nye energireduksjonsgir økt raskt, og viser en utviklingstrend med høy hastighet og stort dreiemoment. For tiden er det maksimale dreiemomentet til vår nye energireduksjonsgir 354 N·m, og den maksimale hastigheten er 16000 o/min, som vil økes til mer enn 20000 o/min i fremtiden. Under slike arbeidsforhold må man vurdere hvordan økt tannoverflateruhet påvirker systemets NVH-ytelse.

Forbedringstiltak for tannoverflateruhet etter kuleblåsing

Kuleblåsingsprosessen etter tannhjulssliping kan forbedre kontaktutmattingsfastheten til tannhjulets tannoverflate og bøyetretthetsfastheten til tannroten. Hvis denne prosessen må brukes på grunn av styrkehensyn i tannhjuldesignprosessen, kan ruheten på tannhjulets tannoverflate etter kuleblåsing forbedres fra følgende aspekter for å ta hensyn til systemets NVH-ytelse:

a. Optimaliser parametrene for kuleblåsingsprosessen, og kontroller forsterkningen av tannoverflateruheten etter kuleblåsing med den forutsetningen at gjenværende trykkspenning sikres. Dette krever mange prosesstester, og prosessens allsidighet er ikke sterk.

b. Komposittkulepeening-prosessen benyttes, det vil si at etter at normal kulepeening er fullført, legges det til en ny kulepeening. Den økte kulepeening-prosessens styrke er vanligvis liten. Typen og størrelsen på kulematerialene kan justeres, for eksempel keramiske kuler, glasskuler eller ståltrådkuttede kuler med mindre størrelse.

c. Etter kuleblåsing legges det til prosesser som polering av tannoverflaten og fri honing.

I denne artikkelen studeres tannoverflateruheten under ulike kuleblåsingsprosessforhold og ulike deler før og etter kuleblåsing, og følgende konklusjoner trekkes basert på litteraturen:

◆ Kuleblåsing vil øke tannoverflateruheten, noe som påvirkes av delenes egenskaper før kuleblåsing, parametere for kuleblåsing og andre faktorer, og disse faktorene er også nøkkelfaktorer som påvirker den gjenværende trykkspenningen;

◆ Under eksisterende forhold for batchproduksjonsprosessen er den maksimale tannoverflateruheten etter kuleblåsing 3,1 ganger den før kuleblåsing;

◆ Økningen i tannoverflateruheten vil øke vibrasjonene og støyen i systemet. Jo større dreiemoment og hastighet, desto tydeligere er økningen i vibrasjoner og støy;

◆ Tannoverflateruheten etter kuleblåsing kan forbedres ved å optimalisere parametrene for kuleblåsing, komposittkuleblåsing, legge til polering eller fri honing etter kuleblåsing, osv. Optimaliseringen av parametrene for kuleblåsing forventes å kontrollere ruhetsforsterkningen til omtrent 1,5 ganger.