روند قدرتمند شلیک گلوله در پردازش چرخ دنده
نقش لایه برداری شات قدرتمند
یک روش مهم برای بهبود قدرت خستگی خمشی و مقاومت خستگی تماسی دندان های دنده ، روشی مهم برای بهبود توانایی ضد تشنج چرخ دنده و افزایش عمر دنده است.
اصل کار
روند قدرتمند شلیک گلوله عمدتا با استفاده از پرتاب با سرعت بالا از عکسهای کوچک فولادی برای ضربه زدن به سطح قطعه کار در دمای اتاق پاشیده می شود ، که باعث تغییر شکل الاستوپلاستیک مواد سطح قطعه کار و ایجاد فشار فشاری باقیمانده بالاتر می شود ، در نتیجه باعث بهبود قدرت سطح و مقاومت خستگی قطعه کار. لایه برداری شات باعث می شود سطح قطعه به صورت الاستیک تغییر شکل یابد ، اما تعداد زیادی دوقلو و دررفتگی نیز ایجاد می کند ، به طوری که سطح مواد پردازش و تقویت می شود. همانطور که در شکل 1 نشان داده شده است:
شکل 1-a سطح قطعه بعد از انفجار شات شکل 1-b سطح قطعه بدون انفجار شات
تأثیر لایه برداری شات در مورفولوژی و عملکرد سطح عمدتا در تغییر سختی سطح ، زبری سطح ، مقاومت در برابر خوردگی تنش و عمر خستگی قطعات آشکار می شود. سطح مواد قطعه تحت تأثیر شات فولادی دچار تغییر شکل پلاستیک حلقوی می شود. با توجه به ماهیت و وضعیت مواد ، سطح ماده پس از لایه برداری شات تغییرات زیر را خواهد داشت: تغییر سختی ، تغییر ساختار سازمانی ، انتقال فاز ، تشکیل میدان تنش پسماند سطح ، تغییر زبری سطح و غیره
روش اندازه گیری قدرت لایه برداری شات
وقتی قطعه ای از فلز با جریان شلیک فولادی برخورد کند ، خم می شود. اشباع و قدرت لایه برداری شات دو مفهوم مهم در روند لایه برداری شات هستند. حالت اشباع به حالتي اطلاق مي شود كه پاشش در شرايط مشابه بدون تغيير در خصوصيات مكانيكي محل پاشش ادامه يابد. به اصطلاح مقاومت لایه برداری شات این است که یک ورق فلزی از مشخصات خاص (یعنی یک قطعه آزمایش) را از قبل با ضربه زدن روی آن تهیه کنید تا در مدت زمان مشخص به مقاومت حالت اشباع و ارتفاع قوس قطعه برسید. برای اندازه گیری انفجار آن استفاده می شود. درجه قدرت
در حال حاضر ، پرکاربردترین استاندارد انجمن مهندسی خودرو آمریکا در مورد شلیک گلوله ، روش آزمون لایه برداری شات را که با استفاده از روش ارتفاع قوس المان- پیشنهاد شده است ، تصویب می کند. این روش توسط JO Almen (آلمن) از شرکت GM پیشنهاد شده و توسط SAEJ442a توسعه یافته است و نکته اصلی روش اندازه گیری مشخص شده در استاندارد SAE443 استفاده از یک قطعه تست فولاد فنر با مشخصات خاص برای انعکاس اثر لایه برداری شات توسط تشخیص تغییر شکل بعد از لایه برداری شات. هنگامی که لایه برداری شات یک طرفه بر روی یک قطعه آزمایش صفحه نازک انجام می شود ، لایه سطح تحت عمل ضربه تحت تغییر شکل کششی قرار می گیرد ، بنابراین صفحه نازک به صورت کروی به سمت سطح شات منحنی می شود. معمولاً مقدار ارتفاع قوس سطح کروی در فاصله دهانه مشخصی اندازه گیری می شود و برای اندازه گیری شدت لایه برداری شات استفاده می شود. مقدار ارتفاع قوس با ثابت کردن قطعه آزمایش آلمن بر روی یک وسیله مخصوص ، پس از لایه برداری شات ، و سپس برداشتن قطعه آزمایش ، و سپس با استفاده از گیج آلمن برای اندازه گیری تغییر شکل کششی قطعه آزمایش تولید شده توسط لایه برداری شات یک طرفه (یعنی مقدار ارتفاع قوس). اگر ارتفاع قوس اندازه گیری شده توسط قطعه آزمایش 0.35 میلی متر باشد ، به صورت 0.35A ثبت می شود.
یکی دیگر از روش های بازرسی مقاومت لایه برداری شات ، بازرسی از تنش پسماند است ، یعنی بازرسی از تنش پسماند قطعه کار پس از لایه برداری قوی شات. روش بازرسی خاص ، پراش اشعه X است. روش زیر در استاندارد SAE J784a ایالات متحده توصیه می شود: پرتوهای ایکس و پراش پرتوی X باید موازی با ریشه دندان چرخ دنده باشند ، موقعیت اندازه گیری روی چرخ دنده استوانه ای و چرخ دنده مارپیچ استوانه ای باید در مرکز باشد عرض ریشه دندان و قسمت تابش باید روی دندان متمرکز شود. مرکز فیله ریشه نمی تواند به طور جانبی فراتر از نقطه اندازه گیری مشخص شده از عمق سطح فیله ریشه دندان باشد. اندازه ناحیه تابش را می توان با هدایت تیر و پوشش مناسب سطح ریشه دندان کنترل کرد. روی هر دنده انتخاب شده برای بازرسی ، حداقل دو دندان باید برای ارزیابی انتخاب شود و فاصله بین دو دندان 180 درجه است. اگر پروفیل موثر دندان از دندان محافظت شده و زمین نباشد ، می توان در نظر گرفت كه زمین ریشه چرخ دنده برای اندازه گیری تنش باقیمانده زیر سطح آسیب ندیده است و می توان از آن برای تولید استفاده كرد.
تأثیر لایه برداری شات در بهبود مقاومت در برابر خستگی قطعات
ماهیت تقویت سطح مواد با استفاده از تغییر شکل سرما سطح این است که تغییر شکل سرما باعث تغییر در ساختار سطح ماده ، ایجاد تنش فشاری باقیمانده و تغییر در مورفولوژی سطح می شود.
لایه برداری شات باعث بهبود خصوصیات سطح ماده می شود
در روند تقویت لایه برداری شات ، وقتی ضربه کوچک فولادی کروی با سرعت زیاد به سطح قطعه کار پاشیده شده برخورد کند ، مواد سطح قطعه به صورت الاستیک و پلاستیک تغییر شکل می یابد. در اثر برخورد دهانه ای به دلیل تغییر شکل پلاستیک ایجاد می شود. این ضربه باعث خواهد شد که سطح سطح دهانه دهانه قطر ایجاد کند. برای گسترش. هنگامی که عکسهای فولادی بیشتر و بیشتر به سطح قطعه کار برای پاشش برخورد می کنند ، قسمتهای بیشتری از سطح قطعه کار انرژی جنبشی عکسهای فولادی با سرعت بالا را جذب کرده و رئولوژی پلاستیکی تولید می کنند ، که باعث گسترش شعاعی مواد سطحی به دلیل تغییرات پلاستیکی. منطقه بزرگتر و بزرگتر می شود و سطوح تغییر شکل یافته پلاستیک به تدریج به قطعات متصل می شوند تا به تدریج یک لایه تغییر شکل پلاستیکی یکنواخت روی سطح قطعه کار تشکیل شود. بعد از تشکیل لایه تغییر شکل پلاستیک ، لایه برداری مداوم شات باعث می شود که لایه تغییر شکل پلاستیک به تدریج نازک تر شود و این به دلیل کشش مداوم است. در همان زمان ، گسترش شعاعی لایه تغییر شکل پلاستیک توسط منطقه مجاور محدود می شود و باعث از بین رفتن قسمت همپوشانی می شود. لایه برداری و لایه برداری مداوم شات. بنابراین ، زمان لایه برداری شات باید کاملاً کنترل شود.
تأثیر Peening Shot بر تنش پسماند سطح دنده کربوره شده
با توجه به دلیل ایجاد تنش باقیمانده روی سطح قطعه کار توسط لایه برداری شات ، با توجه به دیدگاه العبید و همکاران: وقتی شلیک فولاد با سرعت بالا به سطح نمونه برخورد می کند ، تغییر شکل پلاستیک در محل برخورد و یک دهانه باقی مانده است. وقتی تعداد عکسهای فولادی بیشتر و بیشتر می شود وقتی به سطح نمونه برخورد می کند ، یک لایه تغییر شکل پلاستیکی یکنواخت روی سطح نمونه تشکیل می شود. از آنجا که انبساط حجم لایه تغییر شکل پلاستیک از ناحیه همسایه تغییر شکل ناپذیری محدود می شود ، کل لایه تغییر شکل پلاستیک تحت تنش فشاری قرار می گیرد.
از آنجا که تنش فشاری باقیمانده و توزیع آن تأثیر زیادی در طول عمر خستگی چرخ دنده دارد ، جوانب مثبت و منفی فرآیند لایه برداری شات مستقیماً بر تنش پسماند و توزیع آن تأثیر می گذارد. بنابراین ، تعیین دقیق تنش پسماند روی سطح قطعات پاشش شده یک روش موثر برای ارزیابی جوانب مثبت و منفی فرآیند لایه برداری شات است.
تأثیر لایه برداری شات روی زبری سطح قطعات
تقویت لایه برداری باعث تغییر شکل پلاستیکی سطح پاشیده شده قطعه می شود و زبری سطح قطعه را تغییر می دهد. زبری سطح نوعی خطای شکل هندسی میکروسکوپی است که به آن ناهمواری میکروسکوپی نیز گفته می شود. زبری سطح همان پارگی سطح و خطای شکل است. مربوط به خطای شکل هندسی قطعه است. زبری سطح تأثیر مهمی در عملکرد قطعات ماشین دارد. تأثیر لایه برداری شات روی زبری سطح مواد معمولاً در محدوده Ra0.6-20mm است. بدون تغییر در پارامترهای فرآیند ، هرچه ناهمواری سطح اصلی مواد بالاتر باشد ، مقدار Ra بعد از لایه برداری شات بیشتر است. روش تولید ثابت کرده است که در شرایط عادی اگر زبری سطح قبل از پاشش زیر 6.3 میلی متر باشد ، لایه برداری می تواند زبری سطح اصلی را افزایش یا حفظ کند. اگر زبری سطح اصلی بالای 6.3 میلی متر باشد ، زبری سطح پس از لایه برداری شات کاهش می یابد. در عمل تولید ، برای بدست آوردن یک سطح لایه برداری ایده آل تر ، ما باید از جنبه های زیر شروع کنیم: تهیه یک سطح اصلی بهتر ، مقدار Ra باید زیر 6.3 میلی متر باشد. یک قطر شات و فشار شات مناسب انتخاب کنید. بعد از اینکه شات فولادی با قطر شلیک شد ، یک بار با شلیک فولادی کوچکتر در فشار کم پوشانده می شود (مقدار مقاومت لایه برداری شات قابل تغییر نیست) تا زبری سطح بهتری حاصل شود.
سطح قطعات پس از لایه برداری باید کمی صیقل داده شود و در حین پرداخت باید میزان حذف فلز روی سطح کنترل شود. به این ترتیب ، اثر تقویت لایه برداری شات آسیب نمی بیند و می توان زبری سطح را بهبود بخشید. البته ، این یک مسئله چند عاملی است ، مهم نیست که چه روشی اتخاذ شده است ، باید تأثیر سایر عوامل را همزمان بررسی کرد.
تأثیر پارامترهای فرآیند در اثر لایه برداری شات
عوامل اصلی موثر در کیفیت لایه برداری شات به شرح زیر است: مواد شات ، قطر شات ، سرعت شات ، سرعت جریان شات ، زاویه شات ، فاصله شات ، زمان شات ، میزان پوشش و غیره. تغییر هر یک از این پارامترها تأثیر خواهد گذاشت اثر لایه برداری شات به درجات مختلف.
تأثیر مواد شات فولادی ، سختی ، اندازه و اندازه ذرات بر اثر لایه برداری شات
از عکسهای چدنی و عکسهای استیل چدن معمولاً برای لایه برداری چرخ دنده های سخت شده استفاده می شود. از معایب شات چدن مقاومت کم آن است. در هنگام لایه برداری شات شکسته می شود و مقدار زیادی سایش دارد. شات فولادی شکسته باید به موقع از هم جدا شود ، در غیر این صورت ، بر کیفیت سطح شات تأثیر می گذارد. با این حال ، از مزایای عکسهای چدنی قیمت کم و سختی زیاد است که می تواند باعث ایجاد فشار فشاری باقیمانده در سطح پاشش شود. در مقایسه با شات چدن ، شات استیل چدن دارای این مزیت است که شکستن آن آسان نیست و برای هندسه سطح پاشش مفید است. با این حال ، سختی شات فولاد چدن کمتر از شات چدن است. تحت شرایط دیگر ، فشار فشاری باقیمانده سطح پاشش شده کمتر از شات چدن است.
برای اینکه قطعه کار پاشیده شود ، کیفیت شات فولادی و سرعت شات فولادی پایداری اثر لایه برداری شات را تعیین می کند. در این میان ، کیفیت شات استیل تأثیر زیادی در تأثیر لایه برداری شات دارد. قاعده کلی این است: قطر شات فولادی کم است ، تنش پسماند روی سطح قطعه کار بیشتر است ، اما لایه تقویت کننده کم است. قطر شات فولادی بزرگ است ، تنش پسماند روی سطح قطعه کار کمتر است ، اما لایه تقویت کننده عمیق تر است. سختی شات فولادی زیاد است ، قدرت لایه برداری شات نیز زیاد است. قطر شات فولادی افزایش می یابد ، قدرت لایه برداری شات نیز افزایش می یابد. سرعت شلیک فولاد افزایش می یابد ، مقاومت لایه برداری شات ، تنش فشاری سطح و عمق لایه تقویت کننده افزایش می یابد.
انتخاب و کنترل منطقی پارامترهای لایه برداری شات می تواند به اثرات خوب لایه برداری شات برسد. در شرایط عادی ، قطر شات فولادی تحت تأثیر قطعات پاششی قرار می گیرد. به طور کلی ، قطر شات فولادی نباید بیشتر از نیمی از قطر فیله ناحیه انتقال دنده باشد. عکسهای استیل که خیلی بزرگ هستند را نمی توان روی گوشه های گرد دنده پاشید. در صورت نیاز به زبری سطح ، باید تا آنجا که ممکن است از عکسهای استیل کوچکتر استفاده شود. به منظور تأمین نیازهای پوششی ، با افزایش اندازه شات فولادی ، زمان لایه برداری شات به سرعت افزایش می یابد و عکسهای کوچک فولادی می توانند به سرعت نیازهای پوششی را برآورده کنند. بنابراین ، قطر شات فولادی نباید زیاد باشد. با توجه به وضعیت واقعی ، شرکت ما عکسهای فولادی را با قطر φ0.6mm و φ0.8mm انتخاب می کند ، و اثر به دست آمده ایده آل است.
در عین حال ، مواد شات فولادی نیز بسیار مهم است. استانداردهای ملی قبلاً مشخصات سختگیرانه ای در مورد ساختار متالوگرافی ، ترکیب شیمیایی ، حداقل چگالی و محدوده انحراف سختی گلوله های فولادی ارائه داده اند. کیفیت عکسهای فولادی از مواد واجد شرایط باید کاملاً کنترل شود تا از شکل و اندازه کروی یکنواخت و عکسهای فولادی کافی اطمینان حاصل شود. کاهش در مقدار شات استیل باعث کاهش قدرت لایه برداری شات می شود. بنابراین ، شاتهای فولادی باید در فواصل زمانی مشخص بررسی شوند ، شلیکهای فولادی فاقد صلاحیت باید به موقع برداشته شوند و مقدار مشخصی از شاتهای فولادی جایگزین و افزایش یابد. در غیر این صورت ، لبه ها و گوشه های شات فولادی تغییر شکل یافته احتمالاً باعث ایجاد ترک های ریز در سطح قطعات پاشش شده و ایجاد منابع خستگی می شود. به طور کلی ، تعداد عکسهای فولادی واجد شرایط نباید کمتر از 80٪ باشد. محتوای عکسهای فولادی واجد شرایط به طور کلی توسط صفحات با مشخصات مختلف کنترل می شود
سختی شات فولادی باید سختی ماده قطعه را در نظر بگیرد. وقتی سختی شات فولادی به سختی ماده دنده نزدیک باشد ، حداکثر تنش فشاری و عمق فشرده سازی تحت تأثیر سختی شات فولادی نخواهد بود. بنابراین ، هنگام انتخاب ضربه فولادی ، سختی ضربه فولادی باید بیشتر یا برابر با سختی سطح لایه برداری شده دنده باشد. برای دنده های کربوره ، بهتر است از شات های فولادی با سختی 55-65HRC استفاده کنید تا اثر فشار فشاری مطلوبی را بدست آورید.
تأثیر سرعت جریان شات فولادی ، سرعت و زاویه تزریق در اثر لایه برداری شات
هد پرتاب مستقیماً توسط یک موتور فرکانس متغیر هدایت می شود و با تغییر فرکانس موتور می توان سرعت هد پرتاب را تغییر داد. تحت تأثیر نیروی گریز از مرکز ، شلیک فولادی از سوراخ شافت پروانه به سمت تیغه سرریز می کند و سپس توسط تیغه چرخان با سرعت بالا با زاویه ثابت پرتاب می شود. سرعت پروانه سرعت اولیه ضربه فولادی را تعیین می کند. حداکثر سرعت موتور 3000r / min است.
با چرخش سر انفجار ، شلیکهای فولادی به طور مداوم به بیرون پرتاب می شوند ، بنابراین جریان شات فولادی که به شاخ پروانه سر انفجار وارد می شود ، باید بتواند اطمینان حاصل کند که سر انفجار دارای تأمین کافی از شات های فولادی است ، که به مکمل مکرر نیاز دارد دستگاه بازیافت گلوله&# 39 ؛ سیستم بازیافت شات استیل به سر پرتاب کردن حجم ورودی شات استیل شلیک&# 39؛ s یکبار تنظیم می شود. در استفاده عادی ، تغییر سرعت جریان شات فولادی با تنظیم سرعت چرخش سر انفجار حاصل می شود ، یعنی وقتی حجم ورودی شات فولادی بدون تغییر بماند ، افزایش می یابد. اگر پروانه بچرخد ، سرعت جریان شات فولادی در واحد زمان بیشتر است و بالعکس. در دستگاه انفجار شات ، هر هد انفجار دارای یک آمپرمتر به آن متصل است تا میزان جریان شات فولادی را نشان دهد. هنگامی که کیفیت لایه برداری شات مطابق با شرایط فنی نباشد ، فرکانس موتور باید تنظیم شود. تنظیم برای تعیین درجه تنظیم از طریق قرائت های نمایش داده شده روی آمپرمتر است. دامنه خواندن آمپرمتر 0-30A است.
در نتیجه
در فرآیند لایه برداری شات ، سطح مواد در معرض ضربه شدید شات فولادی قرار می گیرد تا یک لایه سخت شده تغییر شکل ایجاد کند ، که باعث دو اثر می شود:
اول ، ساختار باعث تصفیه زیر بلور ، افزایش تراکم دررفتگی ، و اعوجاج شبکه افزایش می یابد.
دوم معرفی تنش فشاری باقیمانده ماکروسکوپی بالا.
علاوه بر این ، به دلیل برخورد شات فولادی ، ناهمواری سطح افزایش می یابد ، که باعث می شود علائم ابزار تیز تولید شده در طول برش ، صاف باشد. این تغییرات مقاومت در برابر خستگی و مقاومت در برابر خوردگی تنش را به طور قابل توجهی بهبود می بخشد ، در نتیجه باعث بهبود چشمگیر عمر دنده می شود.
