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汽车零部件喷丸强化应用

喷丸强化工艺可以有效提高承受交变载荷和循环应力作用的金属零部件的疲劳寿命。尤其在汽车制造过程中,喷丸强化工艺主要应用于螺旋弹簧、板簧、扭杆、齿轮、传动元件、轴承、凸轮轴、曲轴、连杆等汽车关键零部件的强化处理。
喷丸强化工艺的应用
1、喷丸强化工艺的设备需要满足以下几点要求:
□ 同步监测工艺参数;
□ 具有储存和复制操作程序的功能;
□ 自我诊断式维护,能侦测到磨损和破损;
□ 容易接近所有零件,便于维护;
□ 通用的操作原理,可适应不同客户的要求;
□ 完全可编程控制;
□ 恒定的覆盖率;
□ 稳定、可重复得到的产品性能;
□ 低噪音和低粉尘释放。
2、在实际喷丸强化过程中,对于以下几方面强化参数的密切监控是极为重要的:
□ 喷射角度;
□ 强化时间和压力;
□ 喷嘴追踪速度(喷丸强化);
□ 抛头转速(抛丸强化);
□ 工件转速或输送速度;
□ 丸料形状和尺寸;
□ 丸流量。
实际问题的处理
1、弯曲疲劳问题
在实际应用中,工件弯曲疲劳是最为常见的疲劳模式,利用喷丸强化工艺能很快地解决这一问题。因为工件表面是拉应力最为集中的地方,工件由于加工形成的残余应力区受到拉伸,当承受弯曲载荷时,其表面产生疲劳裂纹或应力腐蚀裂纹。通过引入一个压应力就可以抵消拉伸应力的影响,以增强工件抗疲劳失效的能力。
2、齿轮加工
在齿轮生产中进行喷丸强化处理是很常见的一种工艺应用。任何尺寸或设计的齿轮都可通过喷丸强化工艺来改善齿轮齿根的抗弯曲疲劳性能。由于齿轮接触面上产生的负载,会在接触点下的齿根部位形成弯曲应力。
齿轮在经渗碳淬火或表面淬火后通常都要进行喷丸强化,增加的表面硬度会同比例地形成压应力,其大小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在1170~1600MPa。对渗碳齿轮的喷丸强化通常使用硬度高的弹丸(55~62HRC)。当然,也可根据情况使用硬度小些的弹丸(45~52HRC),它产生的压应力约是硬喷丸的50%。
为了解决齿部形成的接触疲劳,目前常用锤击、镗磨的方法引入压应力,而对喷丸强化后形成的凹面进行表面光整,能让接触载荷通过大的表面分散出去,从而减少接触应力。