Moitas partes deos novos redutores de enerxíaeengrenaxes de automóbilesO proxecto require o granallado despois do rectificado de engrenaxes, o que deteriorará a calidade da superficie do dente e mesmo afectará o rendemento NVH do sistema. Este artigo estuda a rugosidade da superficie do dente en diferentes condicións do proceso de granallado e en diferentes pezas antes e despois do granallado. Os resultados mostran que o granallado aumenta a rugosidade da superficie do dente, que se ve afectada polas características das pezas, os parámetros do proceso de granallado e outros factores; Nas condicións existentes do proceso de produción por lotes, a rugosidade máxima da superficie do dente despois do granallado é 3,1 veces maior que antes do granallado. Discútese a influencia da rugosidade da superficie do dente no rendemento NVH e propóñense as medidas para mellorar a rugosidade despois do granallado.

Tendo en conta os antecedentes anteriores, este artigo aborda as seguintes tres cuestións:

Influencia dos parámetros do proceso de granallado na rugosidade da superficie do dente;

O grao de amplificación do granallado na rugosidade da superficie do dente nas condicións existentes do proceso de produción por lotes;

Impacto do aumento da rugosidade da superficie do dente no rendemento da NVH e medidas para mellorar a rugosidade despois do granallado.

O granallado refírese ao proceso no que numerosos proxectís pequenos con alta dureza e movemento a alta velocidade golpean a superficie das pezas. Baixo o impacto a alta velocidade do proxectil, a superficie da peza producirá picaduras e producirase deformación plástica. As organizacións arredor das picaduras resistirán esta deformación e xerarán tensión de compresión residual. A superposición de numerosas picaduras formará unha capa uniforme de tensión de compresión residual na superficie da peza, mellorando así a resistencia á fatiga da peza. Segundo a forma de obter alta velocidade mediante granallado, o granallado divídese xeralmente en granallado con aire comprimido e granallado centrífugo, como se mostra na Figura 1.

O granallado con aire comprimido utiliza aire comprimido como enerxía para pulverizar os perdigóns desde a pistola; o granallado centrífugo utiliza un motor para accionar o impulsor e que xire a alta velocidade para lanzar os perdigóns. Os parámetros clave do proceso de granallado inclúen a resistencia á saturación, a cobertura e as propiedades do medio de granallado (material, tamaño, forma, dureza). A resistencia á saturación é un parámetro para caracterizar a resistencia ao granallado, que se expresa pola altura do arco (é dicir, o grao de flexión da peza de proba Almen despois do granallado); a taxa de cobertura refírese á relación entre a área cuberta polo pozo despois do granallado e a área total da área granallada; os medios de granallado máis utilizados inclúen perdigóns de corte de arame de aceiro, perdigóns de aceiro fundido, perdigóns de cerámica, perdigóns de vidro, etc. O tamaño, a forma e a dureza dos medios de granallado son de diferentes graos. Os requisitos xerais do proceso para as pezas do eixe da engrenaxe de transmisión móstranse na Táboa 1.

A peza de proba é a engrenaxe do eixe intermedio 1/6 dun proxecto híbrido. A estrutura da engrenaxe móstrase na Figura 2. Despois da rectificación, a microestrutura da superficie do dente é de Grao 2, a dureza superficial é de 710HV30 e a profundidade efectiva da capa de endurecemento é de 0,65 mm, todo dentro dos requisitos técnicos. A rugosidade da superficie do dente antes do granallado móstrase na Táboa 3 e a precisión do perfil do dente na Táboa 4. Pódese observar que a rugosidade da superficie do dente antes do granallado é boa e a curva do perfil do dente é suave.

Plan de probas e parámetros de proba

Na proba utilízase unha máquina de granallado de aire comprimido. Debido ás condicións da proba, é imposible verificar o impacto das propiedades do medio de granallado (material, tamaño, dureza). Polo tanto, as propiedades do medio de granallado son constantes na proba. Só se verifica o impacto da resistencia á saturación e a cobertura na rugosidade da superficie do dente despois do granallado. Véxase a Táboa 2 para o esquema da proba. O proceso específico de determinación dos parámetros da proba é o seguinte: debuxe a curva de saturación (Figura 3) mediante a proba de cupón de Almen para determinar o punto de saturación, para fixar a presión do aire comprimido, o fluxo de granallado de aceiro, a velocidade de movemento da boquilla, a distancia da boquilla ás pezas e outros parámetros do equipo.

resultado da proba

Os datos de rugosidade da superficie do dente despois do granallado móstranse na Táboa 3 e a precisión do perfil do dente na Táboa 4. Pódese observar que, nas catro condicións de granallado, a rugosidade da superficie do dente aumenta e a curva do perfil do dente vólvese cóncava e convexa despois do granallado. A relación entre a rugosidade despois da pulverización e a rugosidade antes da pulverización utilízase para caracterizar a ampliación da rugosidade (Táboa 3). Pódese observar que a ampliación da rugosidade é diferente nas catro condicións do proceso.

Seguimento por lotes da ampliación da rugosidade da superficie do dente mediante granallado

Os resultados das probas da Sección 3 mostran que a rugosidade da superficie do dente aumenta en graos variables despois do granallado con diferentes procesos. Co fin de comprender plenamente a amplificación do granallado na rugosidade da superficie do dente e aumentar o número de mostras, seleccionáronse 5 elementos, 5 tipos e 44 pezas en total para rastrexar a rugosidade antes e despois do granallado nas condicións do proceso de granallado de produción por lotes. Véxase a Táboa 5 para obter a información física e química e a información do proceso de granallado das pezas rastrexadas despois do rectificado de engrenaxes. Os datos de rugosidade e ampliación das superficies dos dentes dianteiras e traseiras antes do granallado móstranse na Fig. 4. A Figura 4 mostra que o rango de rugosidade da superficie do dente antes do granallado é de Rz1,6 μ m a Rz4,3 μ m; Despois do granallado, a rugosidade aumenta e o rango de distribución é de Rz2,3 μ m a Rz6,7 μ m; A rugosidade máxima pódese amplificar ata 3,1 veces antes do granallado.

Factores que inflúen na rugosidade da superficie do dente despois do granallado

A partir do principio do granallado, pódese observar que a alta dureza e o movemento a alta velocidade dos granallados deixan innumerables buratos na superficie da peza, que son a fonte da tensión de compresión residual. Ao mesmo tempo, estes buratos inevitablemente aumentan a rugosidade da superficie. As características das pezas antes do granallado e os parámetros do proceso de granallado afectarán a rugosidade despois do granallado, como se indica na Táboa 6. Na Sección 3 deste artigo, nas catro condicións do proceso, a rugosidade da superficie do dente despois do granallado aumenta en diferentes graos. Nesta proba, hai dúas variables, concretamente, a rugosidade previa ao granallado e os parámetros do proceso (resistencia á saturación ou cobertura), que non poden determinar con precisión a relación entre a rugosidade posterior ao granallado e cada factor de influencia individual. Na actualidade, moitos estudosos realizaron investigacións sobre isto e presentaron un modelo de predición teórica da rugosidade da superficie despois do granallado baseado na simulación de elementos finitos, que se utiliza para predicir os valores de rugosidade correspondentes de diferentes procesos de granallado.

Baseándose na experiencia real e na investigación doutros estudosos, pódense especular os modos de influencia de varios factores como se mostra na Táboa 6. Pódese observar que a rugosidade despois do granallado vese afectada de forma integral por moitos factores, que tamén son os factores clave que afectan á tensión de compresión residual. Para reducir a rugosidade despois do granallado coa premisa de garantir a tensión de compresión residual, requírese un gran número de probas de proceso para optimizar continuamente a combinación de parámetros.

Influencia da rugosidade da superficie do dente no rendemento NVH do sistema

As pezas da engrenaxe están no sistema de transmisión dinámica e a rugosidade da superficie do dente afectará o seu rendemento NVH. Os resultados experimentais mostran que, baixo a mesma carga e velocidade, canto maior sexa a rugosidade da superficie, maiores serán a vibración e o ruído do sistema; cando a carga e a velocidade aumentan, a vibración e o ruído aumentan de forma máis evidente.

Nos últimos anos, os proxectos de novos redutores de enerxía aumentaron rapidamente e mostran a tendencia de desenvolvemento de alta velocidade e gran par. Na actualidade, o par máximo do noso novo redutor de enerxía é de 354 N · m e a velocidade máxima é de 16000 r/min, que aumentará a máis de 20000 r/min no futuro. Nestas condicións de traballo, débese ter en conta a influencia do aumento da rugosidade da superficie do dente no rendemento NVH do sistema.

Medidas de mellora da rugosidade da superficie do dente despois do granallado

O proceso de granallado despois do rectificado de engrenaxes pode mellorar a resistencia á fatiga por contacto da superficie do dente da engrenaxe e a resistencia á fatiga por flexión da raíz do dente. Se este proceso debe empregarse por razóns de resistencia no proceso de deseño de engrenaxes, para ter en conta o rendemento NVH do sistema, a rugosidade da superficie do dente da engrenaxe despois do granallado pode mellorarse a partir dos seguintes aspectos:

a. Optimizar os parámetros do proceso de granallado e controlar a amplificación da rugosidade da superficie do dente despois do granallado, co fin de garantir a tensión de compresión residual. Isto require moitas probas de proceso e a versatilidade do proceso non é grande.

b. Adóptase o proceso de granallado composto, é dicir, despois de completar o granallado de forza normal, engádese outro granallado. A forza aumentada do proceso de granallado adoita ser pequena. Pódese axustar o tipo e o tamaño dos materiais de perdigón, como perdigóns de cerámica, perdigóns de vidro ou perdigóns cortados con fío de aceiro con tamaño máis pequeno.

c. Despois do granallado, engádense procesos como o pulido da superficie dos dentes e o afiado libre.

Neste artigo, estúdase a rugosidade da superficie do dente en diferentes condicións do proceso de granallado e en diferentes pezas antes e despois do granallado, e chéganse as seguintes conclusións baseadas na literatura:

◆ O granallado aumentará a rugosidade da superficie do dente, que se ve afectada polas características das pezas antes do granallado, os parámetros do proceso de granallado e outros factores, e estes factores tamén son os factores clave que afectan á tensión de compresión residual;

◆ Nas condicións actuais do proceso de produción por lotes, a rugosidade máxima da superficie do dente despois do granallado é 3,1 veces maior que antes do granallado;

◆ O aumento da rugosidade da superficie do dente incrementará a vibración e o ruído do sistema. Canto maior sexa o par e a velocidade, máis evidente será o aumento da vibración e do ruído;

◆ A rugosidade da superficie do dente despois do granallado pódese mellorar optimizando os parámetros do proceso de granallado, o granallado de materiais compostos, engadindo pulido ou afiado libre despois do granallado, etc. Espérase que a optimización dos parámetros do proceso de granallado controle a amplificación da rugosidade ata aproximadamente 1,5 veces.