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噴丸強(qiáng)化在汽車工業(yè)的部分應(yīng)用

  • 2008-8-28 16:35:37
  • 來源:金屬加工在線
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作 者:錢晶
關(guān) 鍵 詞:噴丸強(qiáng)化,汽車工業(yè),零部件
文獻(xiàn)摘要:噴/拋丸強(qiáng)化工藝已廣泛應(yīng)用于汽車工業(yè)。任何凡是在交變載荷下運轉(zhuǎn)的,受到循環(huán)應(yīng)力作用的金屬零部件都需要依靠噴/拋丸強(qiáng)化工藝來提高零部件疲勞壽命。

  目前,噴/拋丸強(qiáng)化工藝已廣泛應(yīng)用于汽車工業(yè)。任何凡是在交變載荷下運轉(zhuǎn)的,受到循環(huán)應(yīng)力作用的金屬零部件都需要依靠噴/拋丸強(qiáng)化工藝來提高零部件疲勞壽命。  
  在汽車制造業(yè),噴/拋丸強(qiáng)化主要用于螺旋彈簧、板簧、扭桿、齒輪、傳動元件、軸承、凸輪軸、曲軸、連桿等關(guān)鍵零件的強(qiáng)化處理。
  
  現(xiàn)代噴/拋丸強(qiáng)化設(shè)備必須滿足以下要求:
  
  同步監(jiān)測工藝參數(shù)
  
  具有儲存和復(fù)制操作程序的功能
  
  自我診斷式維護(hù),能偵測到磨損和破損
  
  容易接近所有零件,便于維護(hù)
  
  通用的操作原理,可適應(yīng)不同客戶的要求
  
  完全可編程控制
  
  恒定的覆蓋率
  
  穩(wěn)定、可重復(fù)得到的產(chǎn)品性能
  
  低噪音和低粉塵釋放
  
  強(qiáng)化參數(shù)
  
  以下強(qiáng)化參數(shù)的密切監(jiān)控是很重要的:
  
  噴射角度
  
  強(qiáng)化時間和壓力
  
  噴嘴追蹤速度(噴丸強(qiáng)化)
  
  拋頭轉(zhuǎn)速(拋丸強(qiáng)化)
  
  工件轉(zhuǎn)速或輸送速度
  
  丸料形狀和尺寸
  
  丸流量
  
  彎曲疲勞
  
  彎曲疲勞是最常見的疲勞模式。利用噴丸強(qiáng)化能很快地解決這一問題,因為表面是拉應(yīng)力最集中的地方。零件由于加工形成的殘余拉伸應(yīng)力區(qū)受到拉伸,彎曲載荷時,其表面產(chǎn)生疲勞裂紋或應(yīng)力腐蝕裂紋。通過引入一個壓應(yīng)力可以抵消拉伸應(yīng)力的影響,以增強(qiáng)工件抗疲勞失效的能力。
  
  齒輪
  
  對齒輪進(jìn)行噴丸強(qiáng)化是很常見的一種應(yīng)用。任何尺寸或設(shè)計的齒輪都可通過噴丸強(qiáng)化來改善齒輪齒根的抗彎曲疲勞性能。齒輪接觸面上產(chǎn)生的負(fù)載,在接觸點下的齒根部區(qū)域形成彎曲應(yīng)力。
  
  齒輪在經(jīng)滲碳淬火或表面淬火后通常都要進(jìn)行噴丸強(qiáng)化。增加的表面硬度同比例地形成壓應(yīng)力。取決于滲碳處理和噴丸強(qiáng)化的參數(shù),齒輪在滲碳和強(qiáng)化處理后的最大殘余壓應(yīng)力落在170-230 ksi (1170-1600MPa)之間。對滲碳齒輪的噴丸強(qiáng)化通常使用硬度高的彈丸 (55-62 HRC)。當(dāng)然,也可根據(jù)情況使用硬度小些的彈丸(45-52 HRC),它產(chǎn)生的壓應(yīng)力是硬噴丸的約50% 。
  
  通過錘擊,鏜磨引入一個壓應(yīng)力,從而在齒部形成對抗接觸疲勞是目前最佳的一個方法。對噴丸強(qiáng)化形成的小凹進(jìn)行表面光整,能讓接觸載荷通過大的表面上分散出去,從而減少接觸應(yīng)力。
  
  連桿
  
  連桿因承受復(fù)雜的交變載荷,必須進(jìn)行表面噴丸強(qiáng)化處理。連桿上最關(guān)鍵的疲勞區(qū)域是相連大孔的”工”字梁兩側(cè)孔徑。壓應(yīng)力下的粗糙表面比拉應(yīng)力下光滑表面具有更好的疲勞性能,因而大部分的被強(qiáng)化表面不需要做任何預(yù)處理或強(qiáng)化后處理。
  
  曲軸
  
  由于曲軸在交變應(yīng)力作用下工作,其軸頸截面變化轉(zhuǎn)接圓角處發(fā)生應(yīng)力疲勞和應(yīng)邊疲勞破壞的危險性極大。在大部分情況下, 曲軸上所有的孔徑都需要進(jìn)行噴丸強(qiáng)化。曲軸圓角是應(yīng)力最集中區(qū)域。當(dāng)發(fā)動機(jī)點火時,最大應(yīng)力產(chǎn)生在圓角底側(cè)。疲勞裂紋在圓角處產(chǎn)生,再擴(kuò)展到曲軸本體,造成更嚴(yán)重的失效。
  
  實踐證明,噴丸強(qiáng)化對于鑄鋼,鍛鋼,球墨鑄鐵,和等溫淬火鋼曲軸疲勞壽命的提高非常有效。
  
  扭桿
  
  汽車獨立懸架扭桿彈簧(簡稱扭桿)是懸架的關(guān)鍵件。扭桿起到平衡的左右,用于維持運動中的穩(wěn)定性。當(dāng)用在需要重復(fù)載荷的系統(tǒng)如汽車懸架,噴丸強(qiáng)化能提高扭桿疲勞極限和可靠性。
  
  
  恒定的丸流量
  
  噴/拋丸強(qiáng)化工藝中最重要的環(huán)節(jié)之一是對丸料或介質(zhì)流量的控制。為達(dá)到該目的,維爾貝萊特(集團(tuán))的強(qiáng)化設(shè)備都裝有一個特殊的定量閥或機(jī)械系統(tǒng)以監(jiān)控丸流量。介質(zhì)流量和其他強(qiáng)化參數(shù)的數(shù)據(jù)資料均可下載,用于質(zhì)量管理或工序控制統(tǒng)計(SPC)。
  
  耐磨損
  
  所有維爾貝萊特(集團(tuán))的拋丸強(qiáng)化設(shè)備具有堅固的結(jié)構(gòu),確保長時間的使用壽命和最少的磨損。那些經(jīng)受長期摩擦的易損件,如橡膠襯套,噴嘴和拋頭夾具,很方便更換。
  
  低噪音和低粉塵釋放
  
  為了最大程度地降低噪音水平,維爾貝萊特(集團(tuán)) 使用特殊的隔音材料、噪音屏壁或帶隔板的進(jìn)出過道。設(shè)備的粉塵釋放水平符合歐盟最新制定的標(biāo)準(zhǔn)。

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