一種增加齒輪工件應(yīng)力的拋丸處理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種增加齒輪工件應(yīng)力的拋丸處理方法，屬于齒輪港口機(jī)械行業(yè)制造 領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 傳統(tǒng)的拋丸機(jī)的拋丸強(qiáng)化工藝可以有效提高齒輪使用壽命，該工藝采用鋼丸高速 擊打齒輪齒根彎曲部位，從而在表面產(chǎn)生壓應(yīng)力，破壞工件內(nèi)部本身存在的拉應(yīng)力，改善齒 輪齒根的抗彎曲疲勞性能，提高其使用壽命。拋丸強(qiáng)化的原理和效果較高的殘余壓應(yīng)力。因 為金屬介質(zhì)(鋼丸或切絲丸）在高速撞擊零件表面時(shí)，會(huì)使表面產(chǎn)生塑性變形，這一變形將 延伸到材料表層，在表層下產(chǎn)生一個(gè)壓應(yīng)力，從而抵消零件制造時(shí)產(chǎn)生的不良拉應(yīng)力。該殘 余壓應(yīng)力延緩了零件疲勞斷裂的形成，從而延長(zhǎng)了零件的安全使用壽命，尤其是對(duì)于汽車 傳動(dòng)部件中最關(guān)鍵的齒輪部件。
[0003] 拋丸強(qiáng)化工藝一貫使用在小模數(shù)的齒輪上，用于汽車行業(yè)、航空行業(yè)等較多，在港 口機(jī)械行業(yè)的大模數(shù)齒輪使用一直未得到有效的推廣。隨著港口機(jī)械行業(yè)的發(fā)展，齒輪箱 的制作要求越來越高。強(qiáng)化拋丸作為輕量化和高載荷的保證手段也必將得到廣泛的應(yīng)用。 但是大模數(shù)齒輪的拋丸強(qiáng)化作業(yè)需要確定拋丸強(qiáng)度、拋丸覆蓋率、拋丸丸料控制和拋丸設(shè) 備控制四個(gè)要素，而往往這些要素和小模數(shù)齒輪拋丸的要求都有一定的差別。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種增加齒輪工件應(yīng)力的拋丸處 理方法，能夠提供港口機(jī)械齒輪更可靠的運(yùn)行保證和更長(zhǎng)的使用壽命。
[0005] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：一種增加齒輪工件應(yīng)力的拋丸 處理方法，將需要消除應(yīng)力的工件裝入拋丸機(jī)的旋轉(zhuǎn)滾筒，并關(guān)閉該旋轉(zhuǎn)滾筒，形成處理 室；開啟旋轉(zhuǎn)動(dòng)力機(jī)，使該旋轉(zhuǎn)滾筒旋轉(zhuǎn)；開啟拋丸動(dòng)力機(jī)，將拋丸經(jīng)拋丸器的噴嘴發(fā)射到 處理室中；經(jīng)拋丸處理后，關(guān)閉旋轉(zhuǎn)動(dòng)力機(jī)和拋丸動(dòng)力機(jī)，取出工件，消除應(yīng)力完成，其創(chuàng)新 點(diǎn)在于：所述工件裝入拋丸機(jī)電旋轉(zhuǎn)滾筒之前先進(jìn)行試拋模擬件步驟。
[0006] 進(jìn)一步的，試拋模擬件的過程為：用相同硬度和形狀的模擬件裝入拋丸機(jī)，按照 10~20min的時(shí)間間隔內(nèi)，每次試拋次數(shù)為4~6次的試拋操作，確定當(dāng)前總體狀態(tài)下能達(dá) 到最大拋丸強(qiáng)度的時(shí)間，以及試拋出覆蓋率達(dá)到要求的時(shí)間，然后就可進(jìn)行工件的拋丸作 業(yè)。
[0007] 進(jìn)一步的，所述港口機(jī)械齒輪工件選用鋼材，其疲勞強(qiáng)度σ b小于1400MPa，零件 厚度大于6mm。
[0008] 進(jìn)一步的，所述拋丸選用通過艾爾蒙A試片測(cè)試達(dá)到0. 34mm~0. 40mm強(qiáng)度的拋 丸。
[0009] 進(jìn)一步的，所述拋丸采用直徑為0. 8mm、硬度為HRC58~63、等級(jí)為G2以上的丸 料。
[0010] 進(jìn)一步的，所述拋丸處理時(shí)的拋丸覆蓋率選用150%~200%。
[0011] 進(jìn)一步的，所述拋丸處理時(shí)所述拋丸處理時(shí)的齒輪工件作用表面和拋頭拋丸口之 間的距離控制為60cm~70cm，丸料初速度為60m/s，丸料入射角度調(diào)節(jié)為70~75度，拋丸 處理持續(xù)時(shí)間為8~15min。
[0012] 本發(fā)明的有益效果如下： (1)本方法將拋丸強(qiáng)化工藝運(yùn)用于港口機(jī)械齒輪上，使之能夠提供更可靠的運(yùn)行保證 和更長(zhǎng)的使用壽命；以合適的針對(duì)大模數(shù)大齒輪的拋丸強(qiáng)化工藝在齒輪的表面預(yù)先植入一 定層深的壓應(yīng)力，讓齒輪在工作狀態(tài)下的拉應(yīng)力得以一定程度的抵消，以此使齒輪得到更 好的疲勞強(qiáng)度，加大微裂紋產(chǎn)生的深度，這樣就能有效的提高港口機(jī)械齒輪的使用壽命。
[0013] (2)本發(fā)明的增加齒輪工件應(yīng)力的拋丸處理方法，考慮到港機(jī)用大模數(shù)齒輪的材 質(zhì)一般選用鋼材，其疲勞強(qiáng)度 0 b小于1400MPa，零件厚度大于6mm，所以拋丸強(qiáng)度選用 0. 34mm~0. 40mm(艾爾蒙A試片)，因?yàn)榱慵螒B(tài)較大，其拋丸覆蓋率一般選用150%~200%， 如此，便可以對(duì)成功增加齒輪工件應(yīng)力提供了先決條件。
[0014] (3)本發(fā)明的增加齒輪工件應(yīng)力的拋丸處理方法，由于大模數(shù)的齒輪在工作中承 載著較大的負(fù)荷其形成的表面拉應(yīng)力較大，在強(qiáng)化拋丸丸料的選擇上考慮到為了得到更深 的壓應(yīng)力植入深度我們需選用直徑盡量大的丸料，同時(shí)考慮到得到150%~200%覆蓋率的 所需要的時(shí)間、零件表面粗糙度和生產(chǎn)效益的情況后選擇〇. 8mm直徑的丸料是最佳的。
[0015] (4)本發(fā)明的增加齒輪工件應(yīng)力的拋丸處理方法中，強(qiáng)化拋丸對(duì)大模數(shù)齒輪強(qiáng)化 效果的優(yōu)劣還取決于對(duì)齒輪植入壓應(yīng)力的深度，必須得到一個(gè)良好的應(yīng)力深度范圍才能真 正發(fā)揮出大幅增加齒輪壽命的功效，而壓應(yīng)力的植入深度是和拋丸強(qiáng)度、丸料大小和丸料 硬度有直接關(guān)系的，因此我們?cè)诠に囍胁捎么箢w粒〇. 8mm、高硬度HRC58~63、等級(jí)為G2以 上的丸料就能保證植入壓應(yīng)力的深度和表面的完整性。
[0016] (5)本發(fā)明的方法重點(diǎn)在于拋丸機(jī)不像噴丸設(shè)備可以移動(dòng)拋頭調(diào)節(jié)拋頭和工件之 間的距離，很方便的得到合適的噴丸強(qiáng)度，拋丸機(jī)在實(shí)際作業(yè)時(shí)為了得到需要的拋丸強(qiáng)度， 運(yùn)用調(diào)整合適的拋射電機(jī)頻率和適當(dāng)調(diào)整工件放置工裝來進(jìn)行拋丸強(qiáng)度的掌控。
【具體實(shí)施方式】
[0017] 下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作詳細(xì)說明。
[0018] 實(shí)施例1 一種增加齒輪工件應(yīng)力的拋丸處理方法： 1、儀器選用：拋丸機(jī)的選用需要具備可變頻的電機(jī)的拋射器、有一定的丸料投射速度、 可分離出不合格丸料的裝置、合格的除塵裝置、作業(yè)定時(shí)裝置。因此本實(shí)施過程中選用了 LITHIUM SOAP NO. 2拋射器執(zhí)行丸料的拋射。
[0019] 2、港口機(jī)械齒輪工件選擇：港口機(jī)械齒輪工件選用鋼材，其疲勞強(qiáng)度〇 b小于 1400MPa，零件厚度大于6mm。
[0020] 3、拋丸處理中的拋丸的選擇：拋丸選用通過艾爾蒙A試片測(cè)試達(dá)到0.34mm~ 〇· 40mm強(qiáng)度的拋丸；拋丸采用直徑為0· 8mm、硬度為HRC58~63、等級(jí)為G2的鋼丸；拋丸處 理時(shí)的拋丸覆蓋率選用150%~200%。
[0021] 4、試拋模擬件步驟：用相同硬度和形狀的模擬件裝入上述拋丸機(jī)，按照10~ 20min的時(shí)間間隔內(nèi)，每次試拋次數(shù)為4~6次的試拋操作，確定當(dāng)前總體狀態(tài)下能達(dá)到最 大拋丸強(qiáng)度的時(shí)間，以及試拋出覆蓋率達(dá)到要求的時(shí)間，然后就可進(jìn)行工件的拋丸作業(yè)。
[0022] 5、拋丸處理步驟：將需要消除應(yīng)力的齒輪工件裝入拋丸機(jī)的旋轉(zhuǎn)滾筒，并關(guān)閉該 旋轉(zhuǎn)滾筒，形成處理室；開啟旋轉(zhuǎn)動(dòng)力機(jī)，使該旋轉(zhuǎn)滾筒旋轉(zhuǎn)；開啟拋丸動(dòng)力機(jī)，將拋丸經(jīng) 拋丸器的噴嘴發(fā)射到處理室中；其中，拋丸處理時(shí)的齒輪工件作用表面和拋頭拋丸口之間 的距離控制為60cm~70cm，丸料初速度為60m/s，丸料入射角度調(diào)節(jié)為70~75度，拋丸處 理持續(xù)時(shí)間為8~15min。
[0023] 6、經(jīng)拋丸處理后，關(guān)閉旋轉(zhuǎn)動(dòng)力機(jī)和拋丸動(dòng)力機(jī)，取出工件，消除應(yīng)力完成。
[0024] 7、效果的檢驗(yàn)：使用X射線/中子衍射法來測(cè)定工件獲得的殘余應(yīng)力，此方法為無 損檢測(cè)執(zhí)行方便快捷，檢測(cè)的殘余應(yīng)力即可。
[0025] 工號(hào)：ZP2163 工件名稱：齒輪工件數(shù)量：1 主要參數(shù)記錄如下表1所示： m
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種增加齒輪工件應(yīng)力的拋丸處理方法，將需要消除應(yīng)力的工件裝入拋丸機(jī)的旋轉(zhuǎn) 滾筒，并關(guān)閉該旋轉(zhuǎn)滾筒，形成處理室；開啟旋轉(zhuǎn)動(dòng)力機(jī)，使該旋轉(zhuǎn)滾筒旋轉(zhuǎn)；開啟拋丸動(dòng) 力機(jī)，將拋丸經(jīng)拋丸器的噴嘴發(fā)射到處理室中；經(jīng)拋丸處理后，關(guān)閉旋轉(zhuǎn)動(dòng)力機(jī)和拋丸動(dòng)力 機(jī)，取出工件，消除應(yīng)力完成，其特征在于：所述工件裝入拋丸機(jī)電旋轉(zhuǎn)滾筒之前先進(jìn)行試 拋模擬件步驟； 所述試拋模擬件的過程為：用相同硬度和形狀的模擬件裝入拋丸機(jī)，按照10~20min 的時(shí)間間隔內(nèi)，每次試拋次數(shù)為4~6次的試拋操作，確定當(dāng)前總體狀態(tài)下能達(dá)到最大拋丸 強(qiáng)度的時(shí)間，以及試拋出覆蓋率達(dá)到要求的時(shí)間，然后就可進(jìn)行工件的拋丸作業(yè)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的增加齒輪工件應(yīng)力的拋丸處理方法，其特征在于：所述港口 機(jī)械齒輪工件選用鋼材，其疲勞強(qiáng)度〇 b小于1400MPa，零件厚度大于6mm。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的增加齒輪工件應(yīng)力的拋丸處理方法，其特征在于：所述拋丸 選用通過艾爾蒙A試片測(cè)試達(dá)到0. 34mm~0. 40mm強(qiáng)度的拋丸。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的增加齒輪工件應(yīng)力的拋丸處理方法，其特征在于：所述 拋丸采用直徑為〇. 8mm、硬度為HRC58~63、等級(jí)為G2以上的丸料。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的增加齒輪工件應(yīng)力的拋丸處理方法，其特征在于：所述拋丸 處理時(shí)的拋丸覆蓋率選用150%~200%。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的增加齒輪工件應(yīng)力的拋丸處理方法，其特征在于：所述拋丸 處理時(shí)的齒輪工件作用表面和拋頭拋丸口之間的距離控制為60cm~70cm，丸料初速度為 60m/s，丸料入射角度調(diào)節(jié)為70~75度，拋丸處理持續(xù)時(shí)間為8~15min。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種增加齒輪工件應(yīng)力的拋丸處理方法，方法為將需要消除應(yīng)力的工件裝入拋丸機(jī)的旋轉(zhuǎn)滾筒，并關(guān)閉該旋轉(zhuǎn)滾筒，形成處理室；開啟旋轉(zhuǎn)動(dòng)力機(jī)，使該旋轉(zhuǎn)滾筒旋轉(zhuǎn)；開啟拋丸動(dòng)力機(jī)，將拋丸經(jīng)拋丸器的噴嘴發(fā)射到處理室中；經(jīng)拋丸處理后，關(guān)閉旋轉(zhuǎn)動(dòng)力機(jī)和拋丸動(dòng)力機(jī)，取出工件，消除應(yīng)力完成，工件裝入拋丸機(jī)電旋轉(zhuǎn)滾筒之前先進(jìn)行試拋模擬件步驟。本方法將拋丸強(qiáng)化工藝運(yùn)用于港口機(jī)械齒輪上，使之能夠提供更可靠的運(yùn)行保證和更長(zhǎng)的使用壽命；使齒輪得到更好的疲勞強(qiáng)度，加大微裂紋產(chǎn)生的深度，這樣就能有效的提高港口機(jī)械齒輪的使用壽命。
【IPC分類】B24C1-00
【公開號(hào)】CN104625967
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410813985
【發(fā)明人】戴立新, 徐火才, 張建勇
【申請(qǐng)人】上海振華重工集團(tuán)(南通)傳動(dòng)機(jī)械有限公司, 上海振華重工(集團(tuán))股份有限公司
【公開日】2015年5月20日
【申請(qǐng)日】2014年12月24日