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鐵米鋼丸帶您了解噴丸強(qiáng)化技術(shù),搞懂了你就成為專家了
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1. 齒輪的硬噴丸技術(shù)
(1)硬噴丸技術(shù)
硬噴丸不同于常規(guī)噴丸,而是采用700HV高硬度鋼丸進(jìn)行高強(qiáng)度噴丸,并使A型試片產(chǎn)生0.6mm以上的弧高,形成較大的殘余壓應(yīng)力,得到高的疲勞強(qiáng)度。適合于優(yōu)質(zhì)滲碳鋼(如DSG1鋼,Si含量降至0.15%以下,而使內(nèi)氧化現(xiàn)象及非馬氏體大為減少;降低晶界脆性元素P的含量<0.015%,提高Mo含量至0.4%而使?jié)B層韌性大為改善),它在消除內(nèi)氧化等滲碳缺陷及**滲層韌性方面效果較好。
(2)兩次噴丸(雙噴丸)技術(shù)
對(duì)于滲碳淬火硬度在600HV以上齒輪,較難通過正常噴丸達(dá)到較高壓應(yīng)力。為此采用二次噴丸硬化提高疲勞強(qiáng)度,即首先采用700HV高硬彈丸進(jìn)行高強(qiáng)度噴丸(如0.6mm鋼丸),并使A型試片產(chǎn)生0.6mm以上的弧高,獲得一定深度的表面強(qiáng)化層,然后再用細(xì)小的低強(qiáng)度小彈丸(如0.08mm鋼丸)進(jìn)行一次低強(qiáng)度噴丸,可在工件表面和次表面形成殘余壓應(yīng)力。第二次噴丸的目的就是減輕表面加工硬化,改善表面粗糙度,提高表面壓應(yīng)力,即進(jìn)一步提高齒輪的疲勞性能。此項(xiàng)技術(shù)屬于冷作處理。
2. 硬噴丸新工藝應(yīng)用
例1:直齒輪,材料DSG1(化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù),%)為0.20C、<0.15Si、0.70Mn、<0.015P、0.015S、1.00Cr及0.40Mo)和SCM420,經(jīng)滲碳淬火、回火處理。**后采用離心式噴丸機(jī)及¢0.8mm鑄鋼丸(化學(xué)成分為0.85C—1Si—1Mn)進(jìn)行噴丸,噴丸強(qiáng)度分別為0.45mmA和0.7mmA弧高。前者屬于常規(guī)噴丸,而后者屬于硬噴丸。齒輪疲勞試驗(yàn)是在電流消耗式齒輪疲勞試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行。
(1)噴丸處理參數(shù)及檢驗(yàn)結(jié)果
試驗(yàn)齒輪噴丸處理參數(shù)如表2所示。通過表2可以看出,硬噴丸齒輪的齒根疲勞強(qiáng)度高于常規(guī)噴丸。硬噴丸齒輪表面硬度和殘余壓應(yīng)力提高而殘留奧氏體和內(nèi)氧化程度降低。
(2)硬噴丸、小彈丸噴丸及二次噴丸的比較
經(jīng)過噴丸處理的工件,其**大殘余壓應(yīng)力值是位于表面下面約0.05mm處,而表面卻低于這個(gè)值,為解決此缺陷,采用細(xì)小彈丸(直徑<0.1mm)進(jìn)行低強(qiáng)度噴丸處理。三種噴丸工藝參數(shù)如表3所示。
硬噴丸處理得到**高表面硬度,其次是二次噴丸和小彈丸噴丸。小彈丸噴丸使齒輪表面得到非常高的壓應(yīng)力,達(dá)到1.2GPa。而二次噴丸處理得到**高的疲勞強(qiáng)度。同滲碳淬火后齒輪相比較疲勞強(qiáng)度提高到1.5倍。滲碳狀態(tài)的齒輪留有切齒刀痕,經(jīng)過噴丸處理后全部消失,齒輪表面粗糙度得到改善。由于加工刀痕有可能成為應(yīng)力集中部位,因此噴丸處理時(shí)加工表面的改善也是提高疲勞強(qiáng)度的一個(gè)原因。
1.彈丸及其質(zhì)量要求
齒輪經(jīng)過化學(xué)熱處理后,表面硬度多數(shù)已達(dá)到58~63HRC,在進(jìn)行噴丸強(qiáng)化時(shí),應(yīng)采用高于或等于表面硬度的彈丸來進(jìn)行噴丸強(qiáng)化處理,以**表面的殘余壓應(yīng)力數(shù)值和表面強(qiáng)化層深度。此外,彈丸尺寸的選擇應(yīng)**齒輪的根部得到強(qiáng)化,在進(jìn)行噴丸強(qiáng)化過程中,由于選擇的彈丸直徑過大常常導(dǎo)致小半徑的齒根部位得不到噴射強(qiáng)化。為此,應(yīng)確保彈丸直徑小于齒根半徑的一半。
由于鋼丸質(zhì)量對(duì)強(qiáng)化效果影響很大,國家標(biāo)準(zhǔn)中已經(jīng)對(duì)鋼丸的金相組織、化學(xué)成分、**小密度、硬度偏差給出嚴(yán)格的規(guī)范。
彈丸在使用過程中,不斷破損,需及時(shí)補(bǔ)充新彈丸,彈丸合格數(shù)量應(yīng)保持在80%以上,為此可選用不同規(guī)格的篩網(wǎng)加以控制,以確保噴丸強(qiáng)化效果。由于破碎的彈丸帶有尖角,容易使工件表面產(chǎn)生許多微小的尖切口,從而降低強(qiáng)化效果。因此,在生產(chǎn)過程中應(yīng)將破碎彈丸篩選掉。
彈丸尺寸選擇原則:①當(dāng)對(duì)表面粗糙度有要求時(shí),應(yīng)盡量采用較小鋼丸。②當(dāng)工件帶有內(nèi)、外圓角及溝槽時(shí),彈丸直徑尺寸應(yīng)小于內(nèi)、外圓角半徑及槽的寬度。③**彈丸球面形狀尺寸均勻。
2.鋼絲切丸
采用預(yù)鈍化鋼絲切丸技術(shù)生產(chǎn)的新一代表面清理和強(qiáng)化的優(yōu)質(zhì)丸料,不僅鋼丸硬度均勻、尺寸均勻、壽命長(zhǎng),而且生產(chǎn)中粉塵產(chǎn)生率低,可稱之為綠色、環(huán)保鋼丸,可應(yīng)用于齒輪噴丸強(qiáng)化處理等。
3.強(qiáng)韌性彈丸及其化學(xué)配方
(1)用于噴丸的彈丸
一般采用鑄鋼型或切線型,鑄鋼彈丸一般用水霧化方法生產(chǎn),并調(diào)質(zhì)到392~513HV,對(duì)于硬噴丸處理,要求彈丸硬度達(dá)700HV左右。
(2)新型鋼丸
采用快冷離心霧化方法改善中碳鑄鋼枝晶鑄造組織。同時(shí)要求碳含量不低于0.5%,其Mn、S、P含量也均有降低,其化學(xué)成分如表4所示,噴丸處理時(shí),彈丸流率為0.75kg/s,噴射速度為106m/s,噴丸后弧高為1.0mmA。作為高強(qiáng)韌性彈丸的第二選擇是高碳預(yù)處理過的高強(qiáng)度切線彈丸,尺寸范圍為¢0.8mm,為了得到700HV左右的高硬度,其碳含量增加至0.8%,其化學(xué)成分如表5所示。
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