Výkonný proces spevňovania brokov pri spracovaní ozubeného kolesa
Úloha silného brokovania
Dôležitou metódou na zlepšenie únavovej pevnosti v ohybe a kontaktnej únavovej pevnosti zubov ozubeného kolesa je dôležitý spôsob, ako zlepšiť schopnosť zaistenia ozubeného kolesa a predĺžiť jeho životnosť.
Pracovný princíp
Výkonný proces spevňovania brokov využíva hlavne vysokorýchlostné striekanie malých oceľových brokov na zasiahnutie povrchu striekaného obrobku pri izbovej teplote, čo spôsobí elastoplastickú deformáciu povrchového materiálu obrobku a vyvolá vyššie zvyškové tlakové napätie, čím sa zlepší povrchová pevnosť a únavová pevnosť obrobku. Shot brokovaním sa povrch časti elasticky deformuje, ale vzniká aj veľké množstvo dvojčiat a dislokácií, takže sa povrch materiálu spracuje a spevní. Ako je znázornené na obrázku 1:
Obrázok 1-a Povrch časti po tryskaní Obrázok 1-b Povrch časti bez tryskania
Vplyv brokovania na morfológiu a výkonnosť povrchu sa prejaví hlavne pri zmene tvrdosti povrchu, drsnosti povrchu, odolnosti proti korózii napätím a únavovej životnosti častí. Povrch materiálu dielu podlieha cyklickej plastickej deformácii pri dopade oceľového výstrelu. Podľa povahy a stavu materiálu prejde povrch materiálu po brokovaní nasledujúcim zmenám: zmena tvrdosti, zmena organizačnej štruktúry, fázový prechod, tvorba zvyškového stresového poľa povrchu, zmena drsnosti povrchu atď.
Metóda merania sily spevnenia brokov
Keď kus kovu zasiahne prúd oceľovej rany, ohne sa. Sýtosť a sila spevňovania brokov sú dva dôležité pojmy v procese brokovania brokmi. Pod nasýteným stavom sa rozumie stav, keď postrek pokračuje za rovnakých podmienok bez zmeny mechanických vlastností striekanej oblasti. Takzvaná pevnosť v spevnení brokov spočíva v tom, že sa vyrobí kovový plech určitej špecifikácie (tj. Skúšobný kus) nárazom, aby sa v stanovenom čase dosiahla sila nasýteného stavu a výška oblúka skúšobného kusu. sa používa na meranie jeho odstrelu. Stupeň sily.
V súčasnosti najpoužívanejší štandard pre brokovanie pomocou guľôčky navrhnutý Almanom - metódou výšky oblúka. Túto metódu navrhol JO Almen (Almen) zo spoločnosti GM Company a vyvinula ju spoločnosť SAEJ442a. Hlavným bodom metódy merania špecifikovanej v norme SAE443 je použitie skúšobného kusu z pružinovej ocele určitej špecifikácie, ktorý odráža účinok odlupovania brokov pomocou detekcia zmeny tvaru po brokovaní. Keď sa na skúšobnom telese s tenkou doskou vykonáva jednostranné brokovanie brokom, povrchová vrstva je vystavená pôsobeniu broku v ťahovej deformácii, takže tenká doska je smerom k povrchu broku sféricky zakrivená. Zvyčajne sa hodnota výšky oblúka sférického povrchu meria v určitej vzdialenosti rozpätia a používa sa na meranie intenzity guľového výstrelu. Hodnota výšky oblúka sa určuje upevnením skúšobného kusu Almen na špeciálnom prípravku po spevnení brokom a následným odstránením skúšobného kusu a potom pomocou mierky Almen na meranie deformácie v ťahu skúšobného kusu vyrobeného jednostranným brokovaním (To znamená hodnota výšky oblúka). Ak je výška oblúka meraná skúšobným kusom 0,35 mm, zaznamená sa to ako 0,35 A.
Ďalšou metódou kontroly pevnosti v brokovaní je kontrola zvyškového napätia, to znamená kontrola zvyškového napätia v obrobku po silnom brokovaní. Špecifickou metódou kontroly je röntgenová difrakcia. V norme USA SAE J784a sa odporúča nasledujúca metóda: dopadajúce a rozptýlené lúče röntgenových lúčov musia byť rovnobežné s koreňom zuba ozubeného kolesa, poloha merania na čelnom ozubenom koliesku a špirálovitom ozubenom koliesku by mala byť v strede šírku koreňa zuba a oblasť ožarovania musí byť sústredená na zub. Stred koreňového zaoblenia nemôže bočne presahovať nad určený bod merania hĺbky povrchu koreňového zaoblenia zuba. Veľkosť ožarovacej oblasti sa dá regulovať nasmerovaním lúča a vhodným pokrytím povrchu koreňa zuba; na každom vybranom prevodovom stupni, ktorý sa má skontrolovať, by sa mali vyhodnotiť najmenej dva zuby a interval medzi týmito dvoma zubami je 180 °. Pokiaľ je efektívny profil zuba chránený a nie je brúsený, je možné predpokladať, že koreňový povrch ozubenia na meranie zvyškového napätia pod povrchom nie je poškodený a môže sa použiť na výrobu.
Účinok guľového broku na zlepšenie únavovej odolnosti častí
Podstatou spevnenia povrchu materiálu pomocou povrchovej deformácie za studena je, že deformácia za studena spôsobuje zmeny v povrchovej štruktúre materiálu, zavedenie zvyškového tlakového napätia a zmeny povrchovej morfológie.
Brúsenie brokom zlepšuje povrchové vlastnosti materiálu
V procese spevňovania brokovania brokov, keď malý guľový oceľový brok zasiahne povrch striekaného obrobku vysokou rýchlosťou, povrchový materiál obrobku sa elasticky a plasticky zdeformuje. Miesto nárazu vytvorí v dôsledku plastickej deformácie kráter. Náraz spôsobí, že povrchový materiál v blízkosti krátera bude mať priemer. Predĺžiť. Keď čoraz viac oceľových výstrelov dopadá na povrch striekaného obrobku, čoraz viac častí povrchu obrobku absorbuje kinetickú energiu rýchlobežných oceľových výstrelov a vytvára plastickú reológiu, ktorá spôsobuje radiálne predĺženie povrchový materiál v dôsledku plastových zmien. Plocha sa zväčšuje a zväčšuje a plasticky deformované povrchy sa postupne spájajú na kúsky, takže sa na povrchu obrobku postupne vytvára rovnomerná plastická deformačná vrstva. Po vytvorení vrstvy plastickej deformácie bude vďaka kontinuálnemu spevneniu brokov vrstva plastickej deformácie postupne tenšia vďaka súvislému predĺženiu. Zároveň bude radiálne predĺženie vrstvy plastickej deformácie obmedzené priľahlou oblasťou a spôsobí zničenie prekrývajúcej sa časti. Kontinuálne brokovanie a lúpanie brokov. Preto musí byť čas brokovania brokov prísne kontrolovaný.
Vplyv strieľania brokov na zvyškové napätie povrchu nauhličeného ozubeného kolesa
Pokiaľ ide o dôvod vzniku zvyškového napätia na povrchu obrobku brokovaním, podľa názoru Al-Obaida a kol .: Keď brok vysokorýchlostnej ocele zasiahne povrch vzorky, dôjde na miesto nárazu a zostáva kráter. Keď čoraz viac výstrelov z ocele Keď narazí na povrch vzorky, na povrchu vzorky sa vytvorí rovnomerná vrstva plastickej deformácie. Pretože objemová expanzia plastickej deformačnej vrstvy bude obmedzená od plasticky deformovanej susednej oblasti, je celá plastická deformačná vrstva vystavená tlakovému namáhaniu.
Pretože zvyškové tlakové napätie a jeho rozloženie majú veľký vplyv na únavovú životnosť ozubeného kolesa, klady a zápory procesu guľového brokovania budú mať priamy vplyv na zvyškové napätie a jeho rozloženie. Preto je presné stanovenie zvyškového napätia na povrchu striekaných častí účinnou metódou na vyhodnotenie výhod a nevýhod procesu guľového brokovania.
Vplyv brokovania na drsnosť povrchu dielov
Posilnenie brokovania spôsobí plastickú deformáciu nastriekaného povrchu dielu a zmení drsnosť povrchu dielu. Drsnosť povrchu je druh chyby mikroskopického geometrického tvaru, ktorý sa tiež nazýva mikroskopická nerovnosť. Drsnosť povrchu je rovnaká ako zvlnenie povrchu a tvarová chyba. Patrí k chybe geometrického tvaru súčasti. Drsnosť povrchu má dôležitý vplyv na výkonnosť častí stroja. Vplyv brokovania na drsnosť povrchu materiálu je zvyčajne v rozmedzí Ra0,6-20 mm. Bez zmeny parametrov procesu, čím vyššia je pôvodná povrchová drsnosť materiálu, tým vyššia je hodnota Ra po brokovaní. Výrobná prax preukázala, že za normálnych okolností, ak je drsnosť povrchu pred nastriekaním menšia ako 6,3 mm, môže tryskanie zvýšiť alebo udržať pôvodnú drsnosť povrchu. Ak je pôvodná drsnosť povrchu vyššia ako 6,3 mm, drsnosť povrchu po brokovaní sa zníži. Pokiaľ ide o výrobnú prax, aby sme získali ideálnejší povrch na spevnenie brokov, mali by sme vychádzať z nasledujúcich aspektov: poskytnúť lepší pôvodný povrch, hodnota Ra by mala byť pod 6,3 mm; zvoliť primeraný priemer výstrelu z ocele a tlak výstrelu; Potom, čo je priemer oceľového broka brokovaný, je raz pokrytý menším ocelovým brokom pri nízkom tlaku (hodnotu pevnosti brokového broku nie je možné zmeniť), aby sa dosiahla lepšia drsnosť povrchu.
Povrch dielov po brokovaní by mal byť mierne vyleštený a počas leštenia musí byť kontrolované množstvo odstráneného kovu z povrchu. Týmto spôsobom sa nepoškodí spevňovací účinok brokovania a môže sa zlepšiť drsnosť povrchu. Jedná sa samozrejme o viacfaktorový problém, bez ohľadu na to, aká metóda sa použije, je potrebné súčasne zvážiť vplyv ďalších faktorov.
Vplyv parametrov procesu na efekt spevňovania brokov
Hlavné faktory ovplyvňujúce kvalitu liatia brokov sú tieto: materiál brokov, priemer brokov, rýchlosť brokov, prietoková rýchlosť brokov, uhol broku, vzdialenosť brokov, čas broku, rýchlosť pokrytia atď. Zmena ktoréhokoľvek z týchto parametrov ovplyvní účinok brokovania v rôznej miere.
Vplyv oceľového brokového materiálu, tvrdosti, veľkosti a veľkosti častíc na efekt spevnenia brokom
Zvyčajne sa na brokovanie kalených kalených prevodov používajú liatinové broky a broky z liatej ocele. Nevýhodou liatinového broku je jeho nízka húževnatosť. Ľahko sa zlomí počas brokovania a má veľké opotrebenie. Zlomená oceľová strela musí byť časovo oddelená, inak to ovplyvní kvalitu povrchu výstrelu. Výhodou liatinových brokov je však nízka cena a vysoká tvrdosť, čo môže spôsobiť vysoké zvyškové tlakové napätie na striekanom povrchu. V porovnaní s brokom z liatiny má brok z liatej ocele výhodu v tom, že sa nedá ľahko zlomiť a je prospešný pre geometriu striekaného povrchu. Tvrdosť brokov z liatej ocele je však nižšia ako tvrdosť brokov z liatiny. Za iných podmienok je zvyškové tlakové napätie striekaného povrchu nižšie ako napätie z liatiny.
Kvalita striekaného materiálu a rýchlosť oceľového broku určujú pre nastriekaný obrobok stabilitu efektu guľkovania. Medzi nimi má kvalita oceľového broku veľký vplyv na účinok brokovania brokom. Všeobecné pravidlo je: priemer oceľového broku je malý, zvyškové napätie na povrchu obrobku je väčšie, ale spevňujúca vrstva je plytká; priemer oceľovej broky je veľký, zvyškové napätie na povrchu obrobku je menšie, ale výstužná vrstva hlbšie; tvrdosť oceľových brokov je vysoká, vysoká je aj pevnosť v brokovaní; zväčšuje sa priemer oceľových brokov, zvyšuje sa tiež pevnosť v spevňovaní brokov; zvyšuje sa rýchlosť výstrelu z ocele, zvyšuje sa pevnosť v spevňovaní výstrelu, tlakové namáhanie povrchu a zvyšuje sa hĺbka spevňujúcej vrstvy.
Primeraným výberom a kontrolou parametrov spevňovania brokov je možné dosiahnuť dobré efekty brokovania. Za normálnych okolností je priemer oceľovej broky ovplyvnený striekanými časťami. Všeobecne by priemer oceľovej broky nemal byť väčší ako polovica priemeru zaoblenia oblasti prechodu ozubeného kolesa. Príliš veľké oceľové výstrely nemožno nastriekať na zaoblené rohy ozubeného kolesa. Ak sa vyžaduje drsnosť povrchu, mali by sa čo najviac použiť menšie oceľové broky. Aby sa splnili požiadavky na pokrytie, doba spevňovania brokov sa bude rapídne zvyšovať so zväčšovaním veľkosti oceľového broku a malé oceľové broky môžu rýchlo vyhovieť požiadavkám na pokrytie. Preto by priemer oceľovej broky nemal byť príliš veľký. Podľa aktuálnej situácie si naša spoločnosť vyberá oceľové broky s priemermi φ0,6mm a φ0,8mm a dosiahnutý efekt je ideálny.
Zároveň je veľmi dôležitý aj materiál oceľovej strely. Národné normy už stanovili prísne špecifikácie metalografickej štruktúry, chemického zloženia, minimálnej hustoty a rozsahu odchýlok tvrdosti oceľového broku. Kvalita oceľových brokov z kvalifikovaných materiálov by mala byť prísne kontrolovaná, aby sa zabezpečil jednotný sférický tvar a veľkosť a dostatok oceľových brokov. Zníženie množstva výstrelu z ocele zníži zodpovedajúcu pevnosť v odlepovaní výstrelu. Preto musia byť oceľové výstrely v určitých intervaloch kontrolované, nekvalifikované oceľové výstrely musia byť včas odstránené a určité množstvo oceľových výstrelov musí byť vymenené a zväčšené. V opačnom prípade je pravdepodobné, že hrany a rohy deformovaného oceľového výstrelu spôsobujú mikrotrhliny na povrchu striekaných častí a spôsobujú zdroje únavy. Spravidla by počet kvalifikovaných výstrelov z ocele nemal byť nižší ako 80%. Obsah kvalifikovaných oceľových brokov sa všeobecne riadi obrazovkami rôznych špecifikácií
Tvrdosť oceľovej broky by mala brať do úvahy tvrdosť materiálu obrobku. Ak je tvrdosť oceľového broka veľmi blízka tvrdosti materiálu ozubeného kolesa, tvrdosť oceľového broka nebude mať vplyv na maximálne tlakové napätie a hĺbku kompresie. Preto by pri výbere oceľového broku mala byť tvrdosť oceľového broku väčšia alebo rovnaká ako tvrdosť povrchu spevneného ozubeného kolesa. Pre nauhličené prevody je najlepšie použiť oceľové broky s tvrdosťou 55 - 65 HRC, aby sa dosiahol uspokojivý účinok tlakového napätia.
Vplyv prietoku, rýchlosti a uhla vstrekovania oceľových brokov na efekt spevňovania brokov
Vrhacia hlava je poháňaná priamo motorom s premennou frekvenciou a rýchlosť vrhacej hlavy je možné meniť zmenou frekvencie motora. Pôsobením odstredivej sily oceľová strela pretečie z otvoru na hriadeli obežného kolesa na list a potom je vysokorýchlostným rotujúcim listom vrhaná pod pevným uhlom. Rýchlosť obežného kolesa určuje počiatočnú rýchlosť výstrelu z ocele. Maximálna rýchlosť motora je 3000r / min.
Pri otáčaní tryskacej hlavy budú oceľové broky nepretržite vyhadzované, takže tok oceľových brokov vstupujúcich do hriadeľa obežného kolesa tryskacej hlavy musí byť schopný zabezpečiť, aby mala tryskacia hlava dostatočný prísun oceľových brokov, čo si vyžaduje časté dopĺňanie systém na spätné tryskanie brokov&# 39, dôležitejšie je, že zásoba oceľových brokov v médiu sa upravuje úpravou veľkosti otvoru riadiaceho ventilu brokov, aby sa upravil tok oceľových brokov prechádzajúcich cez regulačný ventil brokov do vrhacej hlavy. Po nastavení sa vstupný objem oceľovej brokovej tryskacej pištole&# 39 zafixuje. Pri bežnom použití sa zmena prietoku oceľového broku dosiahne úpravou rýchlosti otáčania tryskacej hlavy, to znamená, že sa zvýši, keď vstupný objem oceľového broka zostane nezmenený. Ak sa obežné koleso otáča, prietok oceľovým brokom za jednotku času je väčší a naopak. Na tryskacom stroji je každá tryskacia hlava spojená s ampérmetrom na zobrazovanie prietoku oceľovej brokovej trysky. Ak kvalita tryskania brokom nespĺňa technické požiadavky, je potrebné upraviť frekvenciu motora. Úpravou sa má určiť stupeň nastavenia prostredníctvom údajov zobrazených na ampérmetri. Rozsah čítania ampérmetra je 0-30A.
na záver
Pri procese guľového brokovania je povrch materiálu vystavený prudkému nárazu oceľového broku, čím sa vytvorí deformačne vytvrdená vrstva, ktorá spôsobí dva účinky:
Po prvé, štruktúra spôsobuje rafináciu subkryštálu, zvyšuje sa dislokačná hustota a zvyšuje sa mriežkové skreslenie;
Druhým je zavedenie vysokého makroskopického zvyškového tlakového napätia.
Ďalej sa zvyšuje drsnosť povrchu v dôsledku dopadu oceľového výstrelu, čo spôsobí, že ostré stopy po nástroji vytvorené počas rezania budú mať tendenciu byť hladké. Tieto zmeny výrazne zlepšia odolnosť materiálu proti únave a odolnosti proti korózii namáhaním, čím sa výrazne zvýši životnosť prevodového stupňa.
