Moltes parts deels nous engranatges reductors d'energiaiengranatges d'automocióEl projecte requereix el granallat després del rectificat d'engranatges, cosa que deteriorarà la qualitat de la superfície de la dent i fins i tot afectarà el rendiment NVH del sistema. Aquest article estudia la rugositat de la superfície de la dent en diferents condicions del procés de granallat i diferents peces abans i després del granallat. Els resultats mostren que el granallat augmenta la rugositat de la superfície de la dent, que es veu afectada per les característiques de les peces, els paràmetres del procés de granallat i altres factors; En les condicions actuals del procés de producció per lots, la rugositat màxima de la superfície de la dent després del granallat és 3,1 vegades superior a la d'abans del granallat. Es discuteix la influència de la rugositat de la superfície de la dent en el rendiment NVH i es proposen les mesures per millorar la rugositat després del granallat.

Amb els antecedents anteriors, aquest treball analitza els tres aspectes següents:

Influència dels paràmetres del procés de granallat en la rugositat de la superfície de la dent;

El grau d'amplificació del granallat sobre la rugositat de la superfície de la dent en les condicions del procés de producció per lots existents;

Impacte de l'augment de la rugositat de la superfície de la dent en el rendiment NVH i mesures per millorar la rugositat després del granallat.

El granallat es refereix al procés en què nombrosos projectils petits amb alta duresa i moviment d'alta velocitat colpegen la superfície de les peces. Sota l'impacte d'alta velocitat del projectil, la superfície de la peça produirà forats i es produirà una deformació plàstica. Les organitzacions al voltant dels forats resistiran aquesta deformació i generaran una tensió de compressió residual. La superposició de nombrosos forats formarà una capa uniforme de tensió de compressió residual a la superfície de la peça, millorant així la resistència a la fatiga de la peça. Segons la manera d'obtenir alta velocitat mitjançant el granallat, el granallat es divideix generalment en granallat amb aire comprimit i granallat centrífug, com es mostra a la Figura 1.

El granallat amb aire comprimit utilitza aire comprimit com a energia per polvoritzar els perdigons des de la pistola; el granallat centrífug utilitza un motor per impulsar l'impel·lent perquè giri a alta velocitat per llançar els perdigons. Els paràmetres clau del procés del granallat inclouen la resistència a la saturació, la cobertura i les propietats del medi de granallat (material, mida, forma, duresa). La resistència a la saturació és un paràmetre per caracteritzar la resistència al granallat, que s'expressa per l'alçada de l'arc (és a dir, el grau de flexió de la peça de prova Almen després del granallat); la taxa de cobertura es refereix a la relació entre l'àrea coberta pel forat després del granallat i l'àrea total de l'àrea granallada; Els medis de granallat que s'utilitzen habitualment inclouen perdigons de tall de filferro d'acer, perdigons d'acer fos, perdigons de ceràmica, perdigons de vidre, etc. La mida, la forma i la duresa dels medis de granallat són de diferents graus. Els requisits generals del procés per a les peces de l'eix de l'engranatge de la transmissió es mostren a la Taula 1.

La peça de prova és l'engranatge de l'eix intermedi 1/6 d'un projecte híbrid. L'estructura de l'engranatge es mostra a la Figura 2. Després del rectificat, la microestructura de la superfície de la dent és de Grau 2, la duresa superficial és de 710HV30 i la profunditat efectiva de la capa d'enduriment és de 0,65 mm, tot dins dels requisits tècnics. La rugositat de la superfície de la dent abans del granallat es mostra a la Taula 3 i la precisió del perfil de la dent es mostra a la Taula 4. Es pot veure que la rugositat de la superfície de la dent abans del granallat és bona i la corba del perfil de la dent és suau.

Pla de proves i paràmetres de prova

En la prova s'utilitza una màquina de granallat d'aire comprimit. A causa de les condicions de la prova, és impossible verificar l'impacte de les propietats del medi de granallat (material, mida, duresa). Per tant, les propietats del medi de granallat són constants en la prova. Només es verifica l'impacte de la resistència a la saturació i la cobertura sobre la rugositat de la superfície de la dent després del granallat. Vegeu la Taula 2 per a l'esquema de la prova. El procés específic de determinació dels paràmetres de la prova és el següent: dibuixeu la corba de saturació (Figura 3) mitjançant la prova de cupó d'Almen per determinar el punt de saturació, per tal de bloquejar la pressió de l'aire comprimit, el flux de granalla d'acer, la velocitat de moviment de la boquilla, la distància de la boquilla a les peces i altres paràmetres de l'equip.

resultat de la prova

Les dades de rugositat de la superfície de la dent després del granallat es mostren a la Taula 3, i la precisió del perfil de la dent es mostra a la Taula 4. Es pot veure que en les quatre condicions de granallat, la rugositat de la superfície de la dent augmenta i la corba del perfil de la dent es torna còncava i convexa després del granallat. La relació entre la rugositat després de la polvorització i la rugositat abans de la polvorització s'utilitza per caracteritzar l'augment de la rugositat (Taula 3). Es pot veure que l'augment de la rugositat és diferent en les quatre condicions del procés.

Seguiment per lots de l'ampliació de la rugositat de la superfície de la dent mitjançant granallat

Els resultats de les proves de la secció 3 mostren que la rugositat de la superfície de la dent augmenta en diversos graus després del granallat amb diferents processos. Per tal de comprendre completament l'amplificació del granallat sobre la rugositat de la superfície de la dent i augmentar el nombre de mostres, es van seleccionar 5 articles, 5 tipus i 44 peces en total per fer un seguiment de la rugositat abans i després del granallat en les condicions del procés de granallat de producció per lots. Vegeu la taula 5 per obtenir informació física i química i informació sobre el procés de granallat de les peces rastrejades després del rectificat d'engranatges. Les dades de rugositat i amplificació de les superfícies de les dents davantera i posterior abans del granallat es mostren a la figura 4. La figura 4 mostra que el rang de rugositat de la superfície de la dent abans del granallat és de Rz1,6 μ m a Rz4,3 μ m; després del granallat, la rugositat augmenta i el rang de distribució és de Rz2,3 μ m a Rz6,7 μ m; la rugositat màxima es pot amplificar fins a 3,1 vegades abans del granallat.

Factors que influeixen en la rugositat de la superfície de la dent després del granallat

A partir del principi del granallat, es pot veure que l'alta duresa i el moviment a alta velocitat del granallat deixen innombrables forats a la superfície de la peça, que són la font d'esforços de compressió residuals. Al mateix temps, aquests forats probablement augmentaran la rugositat de la superfície. Les característiques de les peces abans del granallat i els paràmetres del procés de granallat afectaran la rugositat després del granallat, tal com es mostra a la Taula 6. A la secció 3 d'aquest article, sota les quatre condicions del procés, la rugositat de la superfície de la dent després del granallat augmenta en diferents graus. En aquesta prova, hi ha dues variables, és a dir, la rugositat prèvia al granallat i els paràmetres del procés (resistència a la saturació o cobertura), que no poden determinar amb precisió la relació entre la rugositat posterior al granallat i cada factor d'influència individual. Actualment, molts estudiosos han investigat sobre això i han proposat un model de predicció teòrica de la rugositat superficial després del granallat basat en la simulació d'elements finits, que s'utilitza per predir els valors de rugositat corresponents de diferents processos de granallat.

Basant-nos en l'experiència real i la recerca d'altres estudiosos, es poden especular els modes d'influència de diversos factors, tal com es mostra a la Taula 6. Es pot veure que la rugositat després del granallat es veu afectada de manera integral per molts factors, que també són els factors clau que afecten la tensió de compressió residual. Per tal de reduir la rugositat després del granallat amb la premissa de garantir la tensió de compressió residual, cal un gran nombre de proves de procés per optimitzar contínuament la combinació de paràmetres.

Influència de la rugositat de la superfície de la dent en el rendiment NVH del sistema

Les peces de l'engranatge formen part del sistema de transmissió dinàmica i la rugositat de la superfície de la dent afectarà el seu rendiment NVH. Els resultats experimentals mostren que, sota la mateixa càrrega i velocitat, com més gran sigui la rugositat de la superfície, més gran serà la vibració i el soroll del sistema; quan la càrrega i la velocitat augmenten, la vibració i el soroll augmenten de manera més evident.

En els darrers anys, els projectes de nous reductors d'energia han augmentat ràpidament i mostren la tendència de desenvolupament d'alta velocitat i gran parell motor. Actualment, el parell motor màxim del nostre nou reductor d'energia és de 354 N · m i la velocitat màxima és de 16000 r/min, que augmentarà a més de 20000 r/min en el futur. En aquestes condicions de treball, cal tenir en compte la influència de l'augment de la rugositat de la superfície de la dent en el rendiment NVH del sistema.

Mesures de millora de la rugositat de la superfície de les dents després del granallat

El procés de granallat després del rectificat d'engranatges pot millorar la resistència a la fatiga per contacte de la superfície de la dent de l'engranatge i la resistència a la fatiga per flexió de l'arrel de la dent. Si aquest procés s'ha d'utilitzar per motius de resistència en el procés de disseny d'engranatges, per tal de tenir en compte el rendiment NVH del sistema, la rugositat de la superfície de la dent de l'engranatge després del granallat es pot millorar a partir dels aspectes següents:

a. Optimitzar els paràmetres del procés de granallat i controlar l'amplificació de la rugositat de la superfície de la dent després del granallat, amb la premissa de garantir la tensió de compressió residual. Això requereix moltes proves de procés i la versatilitat del procés no és gran.

b. S'adopta el procés de granallat compost, és a dir, després de completar el granallat de força normal, s'afegeix un altre granallat. La força augmentada del procés de granallat sol ser petita. Es pot ajustar el tipus i la mida dels materials de granallat, com ara granallat de ceràmica, granallat de vidre o granallat de filferro d'acer amb una mida més petita.

c. Després del granallat, s'afegeixen processos com el poliment de la superfície de les dents i l'afinat lliure.

En aquest article, s'estudia la rugositat de la superfície de la dent en diferents condicions del procés de granallat i en diferents parts abans i després del granallat, i es treuen les següents conclusions basades en la literatura:

◆ El granallat augmentarà la rugositat de la superfície de la dent, que es veu afectada per les característiques de les peces abans del granallat, els paràmetres del procés de granallat i altres factors, i aquests factors també són els factors clau que afecten la tensió de compressió residual;

◆ En les condicions actuals del procés de producció per lots, la rugositat màxima de la superfície de la dent després del granallat és 3,1 vegades superior a la d'abans del granallat;

◆ L'augment de la rugositat de la superfície de la dent augmentarà la vibració i el soroll del sistema. Com més gran sigui el parell i la velocitat, més evident serà l'augment de la vibració i el soroll;

◆ La rugositat de la superfície de la dent després del granallat es pot millorar optimitzant els paràmetres del procés de granallat, el granallat de materials compostos, afegint polit o afilat lliure després del granallat, etc. Es preveu que l'optimització dels paràmetres del procés de granallat controli l'amplificació de la rugositat fins a aproximadament 1,5 vegades.