Muitas partes deas novas engrenagens redutoras de energiaeengrenagens automotivasO projeto exige shot peening após a retificação das engrenagens, o que deteriorará a qualidade da superfície do dente e até mesmo afetará o desempenho de NVH do sistema. Este artigo estuda a rugosidade da superfície do dente em diferentes condições do processo de shot peening e em diferentes peças antes e depois do shot peening. Os resultados mostram que o shot peening aumentará a rugosidade da superfície do dente, que é afetada pelas características das peças, parâmetros do processo de shot peening e outros fatores; Nas condições existentes do processo de produção em lote, a rugosidade máxima da superfície do dente após o shot peening é 3,1 vezes maior que antes do shot peening. A influência da rugosidade da superfície do dente no desempenho do NVH é discutida e são propostas medidas para melhorar a rugosidade após shot peening.

Sob o pano de fundo acima, este artigo discute os três aspectos a seguir:

Influência dos parâmetros do processo de shot peening na rugosidade da superfície dentária;

O grau de amplificação do shot peening na rugosidade da superfície do dente sob as condições existentes do processo de produção em lote;

Impacto do aumento da rugosidade da superfície dentária no desempenho do NVH e medidas para melhorar a rugosidade após shot peening.

Shot peening refere-se ao processo no qual numerosos pequenos projéteis com alta dureza e movimento em alta velocidade atingem a superfície das peças. Sob o impacto de alta velocidade do projétil, a superfície da peça produzirá buracos e ocorrerá deformação plástica. As organizações ao redor dos poços resistirão a esta deformação e gerarão tensões de compressão residuais. A sobreposição de numerosos poços formará uma camada de tensão de compressão residual uniforme na superfície da peça, melhorando assim a resistência à fadiga da peça. De acordo com a forma de obtenção de alta velocidade por granalha, o shot peening é geralmente dividido em shot peening de ar comprimido e shot peening centrífugo, conforme mostrado na Figura 1.

O shot peening de ar comprimido utiliza o ar comprimido como energia para pulverizar o tiro da arma; O jateamento centrífugo usa um motor para fazer o impulsor girar em alta velocidade para lançar o tiro. Os principais parâmetros do processo de shot peening incluem resistência à saturação, cobertura e propriedades médias do shot peening (material, tamanho, forma, dureza). A resistência à saturação é um parâmetro para caracterizar a resistência do shot peening, que é expressa pela altura do arco (ou seja, o grau de flexão da peça de teste Almen após o shot peening); A taxa de cobertura refere-se à relação entre a área coberta pelo poço após shot peening e a área total da área shot peening; A mídia de shot peening comumente usada inclui granalha de corte de fio de aço, granalha de aço fundido, granalha de cerâmica, granalha de vidro, etc. O tamanho, forma e dureza da mídia de shot peening são de diferentes graus. Os requisitos gerais do processo para peças do eixo da engrenagem de transmissão são mostrados na Tabela 1.

A peça de teste é a engrenagem do eixo intermediário 1/6 de um projeto híbrido. A estrutura da engrenagem é mostrada na Figura 2. Após a retificação, a microestrutura da superfície do dente é de Grau 2, a dureza da superfície é 710HV30 e a profundidade efetiva da camada de endurecimento é de 0,65 mm, tudo dentro dos requisitos técnicos. A rugosidade da superfície do dente antes do shot peening é mostrada na Tabela 3, e a precisão do perfil do dente é mostrada na Tabela 4. Pode-se observar que a rugosidade da superfície do dente antes do shot peening é boa e a curva do perfil do dente é suave.

Plano de teste e parâmetros de teste

A máquina de shot peening de ar comprimido é usada no teste. Devido às condições de teste, é impossível verificar o impacto das propriedades do meio de shot peening (material, tamanho, dureza). Portanto, as propriedades do meio de shot peening são constantes no teste. Somente é verificado o impacto da resistência à saturação e cobertura na rugosidade da superfície do dente após shot peening. Consulte a Tabela 2 para o esquema de teste. O processo específico de determinação dos parâmetros de teste é o seguinte: desenhar a curva de saturação (Figura 3) através do teste do cupom Almen para determinar o ponto de saturação, de modo a travar a pressão do ar comprimido, fluxo de granalha de aço, velocidade de movimento do bico, distância do bico das peças e outros parâmetros do equipamento.

resultado do teste

Os dados de rugosidade da superfície do dente após shot peening são mostrados na Tabela 3, e a precisão do perfil do dente é mostrada na Tabela 4. Pode-se observar que sob as quatro condições de shot peening, a rugosidade da superfície do dente aumenta e a curva do perfil do dente torna-se côncava e convexo após shot peening. A relação entre a rugosidade após a pulverização e a rugosidade antes da pulverização é usada para caracterizar a ampliação da rugosidade (Tabela 3). Pode-se observar que a ampliação da rugosidade é diferente nas quatro condições do processo.

Rastreamento em lote da ampliação da rugosidade da superfície do dente por shot peening

Os resultados do teste na Seção 3 mostram que a rugosidade da superfície do dente aumenta em vários graus após o shot peening com diferentes processos. A fim de compreender completamente a amplificação do shot peening na rugosidade da superfície do dente e aumentar o número de amostras, 5 itens, 5 tipos e 44 peças no total, foram selecionados para rastrear a rugosidade antes e depois do shot peening nas condições de produção em lote. processo de peening. Consulte a Tabela 5 para obter informações físicas e químicas e informações sobre o processo de shot peening de peças rastreadas após a retificação das engrenagens. Os dados de rugosidade e ampliação das superfícies dos dentes dianteiros e traseiros antes do shot peening são mostrados na Fig. 4. A Figura 4 mostra que a faixa de rugosidade da superfície do dente antes do shot peening é Rz1,6 μm-Rz4,3 μm； Após o shot peening, a rugosidade aumenta e a faixa de distribuição é Rz2,3 μm-Rz6,7 μm； A rugosidade máxima pode ser amplificada para 3,1 vezes antes do shot peening.

Fatores que influenciam a rugosidade da superfície do dente após shot peening

Pode-se observar pelo princípio do shot peening que a alta dureza e o tiro em movimento de alta velocidade deixam inúmeras cavidades na superfície da peça, que são a fonte de tensão de compressão residual. Ao mesmo tempo, esses buracos aumentam a rugosidade da superfície. As características das peças antes do shot peening e os parâmetros do processo de shot peening afetarão a rugosidade após o shot peening, conforme listado na Tabela 6. Na Seção 3 deste artigo, sob as quatro condições do processo, a rugosidade da superfície do dente após o shot peening aumenta para diferentes graus. Neste teste, existem duas variáveis, a saber, rugosidade pré-injeção e parâmetros do processo (resistência de saturação ou cobertura), que não podem determinar com precisão a relação entre a rugosidade do peening pós-injeção e cada fator de influência. Atualmente, muitos estudiosos têm feito pesquisas sobre isso e apresentam um modelo teórico de previsão da rugosidade da superfície após shot peening com base na simulação de elementos finitos, que é usado para prever os valores de rugosidade correspondentes de diferentes processos de shot peening.

Com base na experiência real e na pesquisa de outros estudiosos, os modos de influência de vários fatores podem ser especulados conforme mostrado na Tabela 6. Pode-se observar que a rugosidade após o shot peening é afetada de forma abrangente por muitos fatores, que também são os fatores-chave afetando a tensão de compressão residual. A fim de reduzir a rugosidade após o shot peening com a premissa de garantir a tensão de compressão residual, um grande número de testes de processo são necessários para otimizar continuamente a combinação de parâmetros.

Influência da rugosidade da superfície dentária no desempenho NVH do sistema

As peças da engrenagem estão no sistema de transmissão dinâmica e a rugosidade da superfície do dente afetará seu desempenho NVH. Os resultados experimentais mostram que sob a mesma carga e velocidade, quanto maior a rugosidade da superfície, maior será a vibração e o ruído do sistema; Quando a carga e a velocidade aumentam, a vibração e o ruído aumentam de forma mais óbvia.

Nos últimos anos, os projetos de novos redutores de energia aumentaram rapidamente e mostram a tendência de desenvolvimento de alta velocidade e grande torque. Atualmente, o torque máximo do nosso novo redutor de energia é 354N · m, e a velocidade máxima é 16.000 r/min, que será aumentada para mais de 20.000 r/min no futuro. Sob tais condições de trabalho, a influência do aumento da rugosidade da superfície dentária no desempenho NVH do sistema deve ser considerada.

Medidas de melhoria da rugosidade da superfície do dente após shot peening

O processo de shot peening após a retificação da engrenagem pode melhorar a resistência à fadiga de contato da superfície do dente da engrenagem e a resistência à fadiga por flexão da raiz do dente. Se este processo precisar ser usado devido a razões de resistência no processo de projeto da engrenagem, a fim de levar em consideração o desempenho NVH do sistema, a rugosidade da superfície do dente da engrenagem após o shot peening pode ser melhorada a partir dos seguintes aspectos:

um. Otimize os parâmetros do processo de shot peening e controle a amplificação da rugosidade da superfície do dente após o shot peening com a premissa de garantir a tensão de compressão residual. Isso requer muitos testes de processo e a versatilidade do processo não é forte.

b. O processo de shot peening composto é adotado, ou seja, após a conclusão do shot peening de força normal, outro shot peening é adicionado. O aumento da resistência do processo de shot peening é geralmente pequeno. O tipo e o tamanho dos materiais de granalha podem ser ajustados, como granalha de cerâmica, granalha de vidro ou granalha de corte de fio de aço com tamanho menor.

c. Após o shot peening, são adicionados processos como polimento da superfície do dente e brunimento livre.

Neste artigo, a rugosidade da superfície do dente de diferentes condições do processo de shot peening e de diferentes peças antes e depois do shot peening é estudada, e as seguintes conclusões são tiradas com base na literatura:

◆ O shot peening aumentará a rugosidade da superfície do dente, que é afetada pelas características das peças antes do shot peening, parâmetros do processo de shot peening e outros fatores, e esses fatores também são os principais fatores que afetam a tensão de compressão residual;

◆ Sob as condições existentes do processo de produção em lote, a rugosidade máxima da superfície do dente após o shot peening é 3,1 vezes maior que antes do shot peening;

◆ O aumento da rugosidade da superfície do dente aumentará a vibração e o ruído do sistema. Quanto maior o torque e a velocidade, mais evidente será o aumento da vibração e do ruído;

◆ A rugosidade da superfície do dente após shot peening pode ser melhorada otimizando os parâmetros do processo de shot peening, shot peening composto, adição de polimento ou brunimento livre após shot peening, etc. cerca de 1,5 vezes.