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

Diante do exposto, este artigo discute os três aspectos a seguir:

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

O grau de amplificação do jateamento na rugosidade da superfície do dente sob as condições do processo de produção em lote existente;

Impacto do aumento da rugosidade da superfície do dente no desempenho do NVH e medidas para melhorar a rugosidade após o jateamento.

O jateamento por granalhagem refere-se ao processo no qual numerosos projéteis pequenos, de alta dureza e movimento em alta velocidade, atingem a superfície das peças. Sob o impacto de alta velocidade do projétil, a superfície da peça produz cavidades e ocorre deformação plástica. As estruturas ao redor das cavidades resistem a essa deformação e geram tensão compressiva residual. A sobreposição de numerosas cavidades forma uma camada uniforme de tensão compressiva residual na superfície da peça, melhorando assim a resistência à fadiga da peça. De acordo com a forma de obtenção de alta velocidade por jateamento, o jateamento por granalhagem é geralmente dividido em jateamento por ar comprimido e jateamento por centrifugação, conforme mostrado na Figura 1.

O jateamento com granalha de ar comprimido utiliza ar comprimido como potência para pulverizar a granalha da pistola; o jateamento centrífugo com granalha utiliza um motor para acionar o impulsor e girar em alta velocidade para lançar a granalha. Os principais parâmetros do processo de jateamento com granalha incluem a resistência à saturação, a cobertura e as propriedades do meio de jateamento com granalha (material, tamanho, forma e dureza). A resistência à saturação é um parâmetro para caracterizar a resistência ao jateamento com granalha, que é expressa pela altura do arco (ou seja, o grau de curvatura da peça de teste Almen após o jateamento com granalha); a taxa de cobertura refere-se à proporção da área coberta pelo poço após o jateamento com granalha em relação à área total da área jateada com granalha; os meios de jateamento com granalha comumente usados ​​incluem granalha de corte de arame de aço, granalha de aço fundido, granalha de cerâmica, granalha de vidro, etc. O tamanho, a forma e a dureza dos meios de jateamento com granalha 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 jateamento 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 jateamento é boa e a curva do perfil do dente é suave.

Plano de teste e parâmetros de teste

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

resultado do teste

Os dados de rugosidade da superfície do dente após o jateamento 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 jateamento, a rugosidade da superfície do dente aumenta e a curva do perfil do dente torna-se côncava e convexa após o jateamento. A razão entre a rugosidade após a pulverização e a rugosidade antes da pulverização é utilizada para caracterizar a ampliação da rugosidade (Tabela 3). Pode-se observar que a ampliação da rugosidade é diferente sob as quatro condições do processo.

Rastreamento em lote da ampliação da rugosidade da superfície do dente por jateamento

Os resultados dos testes na Seção 3 mostram que a rugosidade da superfície do dente aumenta em graus variados após o jateamento com diferentes processos. A fim de compreender completamente a amplificação do jateamento 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 jateamento sob as condições do processo de jateamento de produção em lote. Consulte a Tabela 5 para obter informações físicas e químicas e informações do processo de jateamento de peças rastreadas após a retificação da engrenagem. Os dados de rugosidade e ampliação das superfícies dos dentes dianteiros e traseiros antes do jateamento são mostrados na Figura 4. A Figura 4 mostra que a faixa de rugosidade da superfície do dente antes do jateamento é Rz1,6 μm-Rz4,3 μm; Após o jateamento, 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 jateamento.

Fatores que influenciam a rugosidade da superfície dentária após jateamento

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

Com base na experiência real e na pesquisa de outros pesquisadores, os modos de influência de vários fatores podem ser especulados, conforme mostrado na Tabela 6. Observa-se que a rugosidade após o jateamento com granalha é amplamente afetada por diversos fatores, que também são os principais fatores que afetam a tensão residual de compressão. Para reduzir a rugosidade após o jateamento com granalha, com a premissa de garantir a tensão residual de compressão, um grande número de testes de processo é necessário para otimizar continuamente a combinação de parâmetros.

Influência da rugosidade da superfície dentária no desempenho NVH do sistema

As engrenagens fazem parte do sistema de transmissão dinâmica, e a rugosidade da superfície dos dentes afetará seu desempenho NVH. Os resultados experimentais mostram que, sob a mesma carga e velocidade, quanto maior a rugosidade da superfície, maior a vibração e o ruído do sistema; à medida que a carga e a velocidade aumentam, a vibração e o ruído aumentam mais claramente.

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

Medidas de melhoria para rugosidade da superfície dentária após jateamento

O processo de jateamento após a retificação da engrenagem pode melhorar a resistência à fadiga por contato da superfície do dente da engrenagem e a resistência à fadiga por flexão da raiz do dente. Se este processo for necessário por motivos de resistência no processo de projeto da engrenagem, a fim de considerar o desempenho NVH do sistema, a rugosidade da superfície do dente da engrenagem após o jateamento pode ser melhorada pelos seguintes aspectos:

a. Otimizar os parâmetros do processo de jateamento e controlar a amplificação da rugosidade da superfície do dente após o jateamento, com a premissa de garantir a tensão compressiva residual. Isso requer muitos testes de processo, e a versatilidade do processo não é grande.

b. Adota-se o processo de jateamento composto, ou seja, após a conclusão do jateamento de resistência normal, adiciona-se outro jateamento de jateamento. O aumento da resistência do processo de jateamento de jateamento geralmente é pequeno. O tipo e o tamanho dos materiais de jateamento podem ser ajustados, como jateamento cerâmico, jateamento de vidro ou jateamento de arame de aço com tamanho menor.

c. Após o jateamento, 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 granalhamento e de diferentes peças antes e depois do granalhamento é estudada, e as seguintes conclusões são tiradas com base na literatura:

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

◆ Nas condições atuais do processo de produção em lote, a rugosidade máxima da superfície do dente após o jateamento é 3,1 vezes maior que antes do jateamento;

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

◆ A rugosidade da superfície do dente após o jateamento pode ser melhorada pela otimização dos parâmetros do processo de jateamento, jateamento composto, adição de polimento ou brunimento livre após o jateamento, etc. Espera-se que a otimização dos parâmetros do processo de jateamento controle a amplificação da rugosidade para cerca de 1,5 vezes.