Viele Teile vondie neuen EnergiereduziergetriebeUndKfz-GetriebeProjekte erfordern Kugelstrahlen nach dem Zahnradschleifen, was die Qualität der Zahnoberfläche verschlechtert und sogar die NVH-Leistung des Systems beeinträchtigt. In diesem Artikel wird die Rauheit der Zahnoberfläche bei verschiedenen Bedingungen des Kugelstrahlverfahrens und bei verschiedenen Teilen vor und nach dem Kugelstrahlen untersucht. Die Ergebnisse zeigen, dass das Kugelstrahlen die Zahnoberflächenrauheit erhöht, die von den Eigenschaften der Teile, den Parametern des Kugelstrahlprozesses und anderen Faktoren beeinflusst wird; Unter den bestehenden Bedingungen des Chargenproduktionsprozesses beträgt die maximale Zahnoberflächenrauheit nach dem Kugelstrahlen das 3,1-fache der Rauheit vor dem Kugelstrahlen. Der Einfluss der Zahnoberflächenrauheit auf die NVH-Leistung wird diskutiert und Maßnahmen zur Verbesserung der Rauheit nach dem Kugelstrahlen werden vorgeschlagen.

Vor dem oben genannten Hintergrund werden in diesem Papier die folgenden drei Aspekte erörtert:

Einfluss der Parameter des Kugelstrahlverfahrens auf die Zahnoberflächenrauheit;

Der Verstärkungsgrad des Kugelstrahlens auf die Zahnoberflächenrauheit unter den bestehenden Bedingungen des Chargenproduktionsprozesses;

Einfluss einer erhöhten Zahnoberflächenrauheit auf die NVH-Leistung und Maßnahmen zur Verbesserung der Rauheit nach dem Kugelstrahlen.

Unter Kugelstrahlen versteht man den Vorgang, bei dem zahlreiche kleine Projektile mit hoher Härte und hoher Geschwindigkeit auf die Oberfläche von Teilen treffen. Unter dem Hochgeschwindigkeitsaufprall des Projektils entstehen auf der Oberfläche des Teils Vertiefungen und es kommt zu einer plastischen Verformung. Die Organisationen rund um die Gruben werden dieser Verformung standhalten und eine Restdruckspannung erzeugen. Durch die Überlappung zahlreicher Vertiefungen entsteht eine gleichmäßige Restdruckspannungsschicht auf der Oberfläche des Teils, wodurch die Ermüdungsfestigkeit des Teils verbessert wird. Entsprechend der Art und Weise, wie durch Schroten eine hohe Geschwindigkeit erreicht wird, wird das Kugelstrahlen im Allgemeinen in Druckluft-Kugelstrahlen und Zentrifugal-Kugelstrahlen unterteilt, wie in Abbildung 1 dargestellt.

Beim Druckluft-Kugelstrahlen wird Druckluft als Energiequelle genutzt, um das Schrot aus der Waffe zu versprühen. Beim Zentrifugalstrahlen wird das Laufrad mithilfe eines Motors mit hoher Geschwindigkeit rotiert, um das Strahlmittel abzuwerfen. Zu den wichtigsten Prozessparametern des Kugelstrahlens gehören Sättigungsfestigkeit, Abdeckung und Eigenschaften des Kugelstrahlmediums (Material, Größe, Form, Härte). Die Sättigungsfestigkeit ist ein Parameter zur Charakterisierung der Kugelstrahlfestigkeit, der durch die Lichtbogenhöhe (dh den Biegegrad des Almen-Teststücks nach dem Kugelstrahlen) ausgedrückt wird. Die Abdeckungsrate bezieht sich auf das Verhältnis der von der Grube nach dem Kugelstrahlen bedeckten Fläche zur Gesamtfläche der kugelgestrahlten Fläche. Zu den häufig verwendeten Kugelstrahlmitteln gehören Stahldrahtschneidmittel, Stahlgusskugeln, Keramikkugeln, Glaskugeln usw. Die Größe, Form und Härte der Kugelstrahlmittel ist unterschiedlich. Die allgemeinen Prozessanforderungen für Getriebewellenteile sind in Tabelle 1 aufgeführt.

Das Testteil ist das Zwischenwellengetriebe 1/6 eines Hybridprojekts. Die Zahnradstruktur ist in Abbildung 2 dargestellt. Nach dem Schleifen liegt die Mikrostruktur der Zahnoberfläche bei Grad 2, die Oberflächenhärte bei 710HV30 und die effektive Härtungsschichttiefe bei 0,65 mm, alles innerhalb der technischen Anforderungen. Die Zahnoberflächenrauheit vor dem Kugelstrahlen ist in Tabelle 3 dargestellt, und die Zahnprofilgenauigkeit ist in Tabelle 4 dargestellt. Es ist ersichtlich, dass die Zahnoberflächenrauheit vor dem Kugelstrahlen gut ist und die Zahnprofilkurve glatt ist.

Testplan und Testparameter

Im Test wird eine Druckluft-Kugelstrahlmaschine eingesetzt. Aufgrund der Testbedingungen ist es nicht möglich, den Einfluss der Eigenschaften des Kugelstrahlmediums (Material, Größe, Härte) zu überprüfen. Daher sind die Eigenschaften des Kugelstrahlmediums im Test konstant. Es wird nur der Einfluss der Sättigungsfestigkeit und Bedeckung auf die Zahnoberflächenrauheit nach dem Kugelstrahlen überprüft. Das Testschema finden Sie in Tabelle 2. Der spezifische Bestimmungsprozess der Testparameter ist wie folgt: Zeichnen Sie die Sättigungskurve (Abbildung 3) durch den Almen-Coupon-Test, um den Sättigungspunkt zu bestimmen, um den Druckluftdruck, den Stahlkugelfluss, die Düsenbewegungsgeschwindigkeit und den Düsenabstand von Teilen zu sperren und andere Geräteparameter.

Testergebnis

Die Daten zur Zahnoberflächenrauheit nach dem Kugelstrahlen sind in Tabelle 3 aufgeführt, und die Zahnprofilgenauigkeit ist in Tabelle 4 dargestellt. Es ist ersichtlich, dass unter den vier Kugelstrahlbedingungen die Zahnoberflächenrauheit zunimmt und die Zahnprofilkurve konkav wird konvex nach dem Kugelstrahlen. Zur Charakterisierung der Rauheitsvergrößerung wird das Verhältnis der Rauheit nach dem Spritzen zur Rauheit vor dem Spritzen herangezogen (Tabelle 3). Es ist zu erkennen, dass die Rauheitsvergrößerung unter den vier Prozessbedingungen unterschiedlich ist.

Chargenverfolgung der Vergrößerung der Zahnoberflächenrauheit durch Kugelstrahlen

Die Testergebnisse in Abschnitt 3 zeigen, dass die Zahnoberflächenrauheit nach dem Kugelstrahlen mit verschiedenen Verfahren in unterschiedlichem Maße zunimmt. Um die Verstärkung der Zahnoberflächenrauheit durch das Kugelstrahlen vollständig zu verstehen und die Anzahl der Proben zu erhöhen, wurden 5 Artikel, 5 Typen und insgesamt 44 Teile ausgewählt, um die Rauheit vor und nach dem Kugelstrahlen unter den Bedingungen der Serienproduktion von Kugeln zu verfolgen Strahlprozess. In Tabelle 5 finden Sie physikalische und chemische Informationen sowie Informationen zum Kugelstrahlprozess von Raupenteilen nach dem Zahnradschleifen. Rauheits- und Vergrößerungsdaten der vorderen und hinteren Zahnoberflächen vor dem Kugelstrahlen sind in Abb. 4 dargestellt. Abbildung 4 zeigt, dass der Bereich der Zahnoberflächenrauheit vor dem Kugelstrahlen zwischen Rz1,6 μm und Rz4,3 μm liegt. Nach dem Kugelstrahlen beträgt die Rauheit nimmt zu und der Verteilungsbereich beträgt Rz2,3 μm–Rz6,7 μm； Die maximale Rauheit kann vor dem Schuss auf das 3,1-fache verstärkt werden peining.

Einflussfaktoren der Zahnoberflächenrauheit nach dem Kugelstrahlen

Aus dem Prinzip des Kugelstrahlens lässt sich erkennen, dass die hohe Härte und die sich mit hoher Geschwindigkeit bewegenden Strahlmittel unzählige Vertiefungen auf der Oberfläche des Teils hinterlassen, die die Quelle von Restdruckspannungen sind. Gleichzeitig erhöhen diese Vertiefungen zwangsläufig die Oberflächenrauheit. Die Eigenschaften der Teile vor dem Kugelstrahlen und die Prozessparameter des Kugelstrahlens wirken sich auf die Rauheit nach dem Kugelstrahlen aus, wie in Tabelle 6 aufgeführt. In Abschnitt 3 dieses Dokuments erhöht sich die Rauheit der Zahnoberfläche nach dem Kugelstrahlen unter den vier Prozessbedingungen auf verschiedene Grade. In diesem Test gibt es zwei Variablen, nämlich die Rauheit vor dem Kugelstrahlen und Prozessparameter (Sättigungsstärke oder Bedeckung), die die Beziehung zwischen der Rauheit nach dem Kugelstrahlen und jedem einzelnen Einflussfaktor nicht genau bestimmen können. Derzeit haben viele Wissenschaftler hierzu Untersuchungen durchgeführt und ein theoretisches Vorhersagemodell für die Oberflächenrauheit nach dem Kugelstrahlen auf der Grundlage einer Finite-Elemente-Simulation vorgelegt, das zur Vorhersage der entsprechenden Rauheitswerte verschiedener Kugelstrahlverfahren verwendet wird.

Basierend auf den tatsächlichen Erfahrungen und der Forschung anderer Wissenschaftler kann über die Einflussmodi verschiedener Faktoren spekuliert werden, wie in Tabelle 6 dargestellt. Es ist ersichtlich, dass die Rauheit nach dem Kugelstrahlen umfassend von vielen Faktoren beeinflusst wird, die auch die Schlüsselfaktoren sind Einfluss auf die Druckeigenspannung. Um die Rauheit nach dem Kugelstrahlen unter der Voraussetzung der Sicherstellung der Druckeigenspannung zu reduzieren, sind zahlreiche Prozessversuche erforderlich, um die Parameterkombination kontinuierlich zu optimieren.

Einfluss der Zahnoberflächenrauheit auf die NVH-Leistung des Systems

Getriebeteile befinden sich im dynamischen Übertragungssystem und die Rauheit der Zahnoberfläche beeinflusst deren NVH-Leistung. Die experimentellen Ergebnisse zeigen, dass bei gleicher Belastung und Geschwindigkeit die Vibration und der Lärm des Systems umso größer sind, je größer die Oberflächenrauheit ist. Wenn die Last und die Geschwindigkeit zunehmen, nehmen Vibrationen und Geräusche deutlicher zu.

In den letzten Jahren haben die Projekte für neue Energiereduzierer rasant zugenommen und zeigen den Entwicklungstrend von hoher Geschwindigkeit und großem Drehmoment. Derzeit beträgt das maximale Drehmoment unseres neuen Energiereduzierers 354 N·m und die maximale Drehzahl 16.000 U/min, die in Zukunft auf über 20.000 U/min erhöht wird. Unter solchen Arbeitsbedingungen muss der Einfluss der Zunahme der Zahnoberflächenrauheit auf die NVH-Leistung des Systems berücksichtigt werden.

Verbesserungsmaßnahmen für die Rauheit der Zahnoberfläche nach dem Kugelstrahlen

Der Kugelstrahlprozess nach dem Zahnradschleifen kann die Kontaktermüdungsfestigkeit der Zahnradzahnoberfläche und die Biegewechselfestigkeit des Zahnfußes verbessern. Wenn dieses Verfahren aus Festigkeitsgründen bei der Zahnradkonstruktion eingesetzt werden muss, um die NVH-Leistung des Systems zu berücksichtigen, kann die Rauheit der Zahnoberfläche nach dem Kugelstrahlen unter folgenden Gesichtspunkten verbessert werden:

A. Optimieren Sie die Prozessparameter des Kugelstrahlens und steuern Sie die Verstärkung der Zahnoberflächenrauheit nach dem Kugelstrahlen unter der Voraussetzung, dass die Restdruckspannung gewährleistet ist. Dies erfordert viele Prozesstests und die Prozessvielfalt ist nicht sehr hoch.

B. Es wird das zusammengesetzte Kugelstrahlverfahren übernommen, das heißt, nachdem das Kugelstrahlen mit normaler Stärke abgeschlossen ist, wird ein weiteres Kugelstrahlen hinzugefügt. Die erhöhte Festigkeit des Kugelstrahlprozesses ist normalerweise gering. Die Art und Größe der Schrotmaterialien kann angepasst werden, z. B. Keramikschrot, Glasschrot oder geschnittener Stahldraht mit kleinerer Größe.

C. Nach dem Kugelstrahlen kommen Prozesse wie Zahnoberflächenpolieren und Freihonen hinzu.

In dieser Arbeit wird die Rauheit der Zahnoberfläche bei unterschiedlichen Bedingungen des Kugelstrahlverfahrens und verschiedener Teile vor und nach dem Kugelstrahlen untersucht. Basierend auf der Literatur werden folgende Schlussfolgerungen gezogen:

◆ Durch das Kugelstrahlen erhöht sich die Rauheit der Zahnoberfläche, die von den Eigenschaften der Teile vor dem Kugelstrahlen, den Prozessparametern des Kugelstrahlens und anderen Faktoren beeinflusst wird. Diese Faktoren sind auch die Schlüsselfaktoren, die die Restdruckspannung beeinflussen.

◆ Unter den bestehenden Bedingungen des Chargenproduktionsprozesses beträgt die maximale Rauheit der Zahnoberfläche nach dem Kugelstrahlen das 3,1-fache der Rauheit vor dem Kugelstrahlen;

◆ Die Erhöhung der Zahnoberflächenrauheit erhöht die Vibrationen und Geräusche des Systems. Je größer das Drehmoment und die Drehzahl, desto deutlicher ist die Zunahme von Vibrationen und Geräuschen.

◆ Die Rauheit der Zahnoberfläche nach dem Kugelstrahlen kann durch Optimierung der Parameter des Kugelstrahlprozesses, Verbundkugelstrahlen, Hinzufügen von Polieren oder freiem Honen nach dem Kugelstrahlen usw. verbessert werden. Durch die Optimierung der Parameter des Kugelstrahlprozesses wird erwartet, dass die Rauheitsverstärkung gesteuert wird etwa das 1,5-fache.