汽車設(shè)計(jì)工程師們已經(jīng)充分了解利用強(qiáng)化工藝能大幅度延長(zhǎng)傳動(dòng)零件的安全使用壽命。通常，強(qiáng)化被視作一道熱處理后的工序，對(duì)于一些關(guān)鍵部件，如環(huán)形齒輪，行星齒輪，強(qiáng)化是生產(chǎn)工藝中最后一個(gè)重要步驟。
0 m( S; [$ Y; D) q7 `* s& |  r! ]強(qiáng)化的原理，就是金屬表面受到高速金屬顆粒束的連續(xù)捶擊，即在其表面導(dǎo)入一個(gè)壓應(yīng)力�；�于這個(gè)機(jī)制，好像看來找一臺(tái)可以進(jìn)行強(qiáng)化的機(jī)器并不困難。然后，事實(shí)證明過早的傳動(dòng)失效和產(chǎn)品退貨，讓不少齒輪廠商不得不重新審視這道看似簡(jiǎn)單的加工工藝。
) c( ?' z) b* v5 @7 w" x噴丸強(qiáng)化的機(jī)理和效果1 H6 M+ A) q/ d3 l/ W, u
金屬介質(zhì)（鋼珠或切絲丸）的連續(xù)撞擊，造成零件表面的塑性形變。該效果延伸到形成壓應(yīng)力的表面層之下的區(qū)域，抵消那里原有的拉應(yīng)力。殘余壓應(yīng)力延緩疲勞裂紋的形成，從而提高零件的抗疲勞強(qiáng)度，延長(zhǎng)疲勞壽命。
% K3 f6 ~0 _# h熱處理后，齒輪表面受到的連續(xù)強(qiáng)化介質(zhì)的捶擊，將殘余奧氏體轉(zhuǎn)化成馬氏體。這能增加材料硬度。
3 ?; G. x$ V( r5 {就齒輪而言，最大的剪切應(yīng)力出現(xiàn)在齒根部和過渡區(qū)圓角部位。齒輪驅(qū)動(dòng)面和齒面邊緣承受不斷增加的載荷。因此，齒輪強(qiáng)化重點(diǎn)部位是2 b& H, w9 {" ]
- 驅(qū)動(dòng)面
* K0 A; c& a$ H- 齒面邊緣4 n* q: }! T8 g: y7 [+ x8 {
- 齒根部位
/ ~! ?& X- o% N! W6 M( X每種齒輪，要求的強(qiáng)化強(qiáng)度和覆蓋率不盡相同，要根據(jù)其實(shí)際應(yīng)用而定。覆蓋率是個(gè)目測(cè)的過程，而強(qiáng)化強(qiáng)度則需要通過一種特制的彈簧鋼試片（稱為阿爾門試片）進(jìn)行測(cè)定。
1 O; U) `* Y. m3 R3 G* I強(qiáng)度測(cè)試
2 h  `6 k, L; G: }4 `零件校正工具（PVT），設(shè)計(jì)用于將試片固定于一些特定位置。試片在這些位置時(shí)，可以模擬零件需要進(jìn)行強(qiáng)度測(cè)定的區(qū)域。
  A8 `% q) \- w( G2 i: k5 W根據(jù)不同應(yīng)用，強(qiáng)度范圍可在0.015-0.030 （”A” Scale），覆蓋率可在100%至200%。0 M6 D: @4 m4 h3 Q; M4 c% \
可通過幾種不同方式達(dá)到以上齒輪強(qiáng)化效果，每種方式各有優(yōu)點(diǎn)，, V( N1 f8 u1 d% O- s9 }1 }- b
- 離心力拋頭式拋丸強(qiáng)化
0 }2 ]3 v3 \9 V* \% \- 壓縮空氣噴嘴式噴丸強(qiáng)化! \* M9 W. x3 @2 Q
- 混合式（拋丸+噴丸）
; Y- \1 c( l% e7 K介質(zhì)拋射類型' B" o. E/ }% z5 M/ e/ H
如果以產(chǎn)量列為主要考量因素，離心力拋頭拋射方式是最理想的。拋頭拋射器產(chǎn)生的介質(zhì)流可以單位時(shí)間內(nèi)覆蓋較大的面積。然后，該工藝受限于齒輪尺寸。對(duì)于較小型的齒輪，其齒根部位狹窄，那就需要用多個(gè)拋頭，固定在不同的角度，才能達(dá)到要求的覆蓋率。# V+ @. k. c) k1 D, ]+ w4 w* ~
另一種方式，即利用多個(gè)壓力式噴嘴，對(duì)特定的齒根區(qū)域直接且更精確的噴射，以達(dá)到所需的覆蓋率。. p/ k5 x5 a+ Y; @: S
這兩種強(qiáng)化方式都普遍應(yīng)用于齒輪生產(chǎn)中，相對(duì)而言，噴丸強(qiáng)化應(yīng)用更為廣泛些，因?yàn)樗�在技術(shù)和精確度方面較為優(yōu)勢(shì)。& N1 u* l9 `3 P, L
第三種噴丸和拋丸混合式強(qiáng)化系統(tǒng)，盡管其應(yīng)用較不普遍，但它的優(yōu)勢(shì)在于同一臺(tái)機(jī)器，既能利用拋頭拋射，以保證較高的產(chǎn)能，又可利用一個(gè)壓力噴嘴，對(duì)特定區(qū)域進(jìn)行集中性地、更為精準(zhǔn)地噴丸強(qiáng)化。
! V" o3 a6 [3 a$ j5 J2 f工藝參數(shù)
# v! p, |! P: A1 O! V無論使用哪種強(qiáng)化技術(shù)，它們的最終目的都是為了以一種持續(xù)、恒定、高重復(fù)性方式達(dá)到所需的強(qiáng)度。因此，很重要的一點(diǎn)是必須充分了解哪些關(guān)鍵參數(shù)會(huì)影響最后的強(qiáng)化效果。這些參數(shù)包括, g3 t3 z2 o4 j1 }' f  a
離心式拋頭強(qiáng)化：
. T3 q3 {6 R9 _- L( f: i/ z& {- 拋頭
, w- G6 h) S! t* m- 拋頭功率
5 d" Y* F" x# X% M6 k- 葉片速度
0 b0 S% ^* O  K7 P! n- 拋射角度6 Z+ I& G! G# K2 n/ J: t
- 拋頭位置- N, k$ h" [/ U6 a, ]
- 定向套移動(dòng)
$ R" R9 I5 K0 M# I以上這些參數(shù)都會(huì)影響最終的強(qiáng)化效果：
* Y  b$ W  X3 v/ ]0 H/ {6 O- 拋頭直徑?jīng)Q定了介質(zhì)丸粒被切向拋出的速度。一個(gè)17.5” 直徑的拋頭比一個(gè)14”直徑拋頭在同一拋頭轉(zhuǎn)速下，能產(chǎn)生更大的切向射速，因而達(dá)到更高的強(qiáng)化強(qiáng)度
$ q  m7 c4 k$ v- r- 拋頭馬力決定了被拋射出去的介質(zhì)數(shù)量  v$ v1 \, Q/ y( `+ O0 E+ K. W7 _2 J
- 拋頭尺寸和拋頭轉(zhuǎn)速?zèng)Q定了可達(dá)到的介質(zhì)射速和因而取得的強(qiáng)度。維爾貝萊特（集團(tuán)）的拋丸強(qiáng)化設(shè)備裝有變頻器，能控制和改變拋頭轉(zhuǎn)速和介質(zhì)射速& \# l9 [0 e" @, i2 w6 T7 Y
- 拋頭通常永久且牢固地固定在拋丸室內(nèi)的特定位置上。如需要改變拋射方式，可通過調(diào)節(jié)定向套的設(shè)定。定向套的位置決定了介質(zhì)被拋頭射出時(shí)確鑿的方向和角度。
$ N- n: c+ O- Q" l1 Q壓力噴嘴式噴丸強(qiáng)化：
, B' ]- [% z( A- 噴嘴) }% N# B2 Z7 o) e+ N7 w4 [8 B, ]
- 噴嘴尺寸9 j: E2 n9 R; T' o: U2 `: I' j
- 噴射壓力
) C: X9 L. S' ?+ {2 k9 c& B- 噴嘴角度
+ @1 R* G+ X0 z$ o7 A; M' f6 U- 噴嘴移動(dòng)
6 _1 j" A: Q& |; M/ H- F3 F- 多個(gè)噴嘴3 B: ?" j0 h7 U/ h- {8 k
以上這些參數(shù)都會(huì)影響最終的強(qiáng)化效果：
  L5 ]: K$ g+ ?7 M! }- 在較為復(fù)雜嚴(yán)密的齒輪強(qiáng)化噴丸系統(tǒng)中，噴嘴的壓力是由一個(gè)閉路式反饋調(diào)控器控制。發(fā)生任何偏離預(yù)設(shè)的壓力值時(shí)，系統(tǒng)會(huì)觸發(fā)警報(bào)，自動(dòng)關(guān)閉機(jī)器。# V6 D) o7 F; u
- 噴嘴尺寸決定了被噴射到零件表面的丸料數(shù)量，介質(zhì)射出后產(chǎn)生的能量都直接用于取得所需的強(qiáng)度。
. Z: J1 A# C) W+ N% _/ I1 X! o* t- 將噴嘴置于多軸機(jī)械手上，實(shí)現(xiàn)噴嘴的可控性地?cái)[動(dòng)及轉(zhuǎn)動(dòng)，以滿足零件任何形狀，不同部位的噴射需要。根據(jù)待強(qiáng)化齒輪的輪廓，預(yù)設(shè)噴嘴的移動(dòng)走線和距離，達(dá)到高度精確和高可重復(fù)性的工藝要求。
# Q' _- X# X7 T. W: _+ i
$ g3 h; l" w& m3 a  m0 O: K注意：% Y5 p$ T5 N5 N! N  [
如要同時(shí)噴丸強(qiáng)化一組行星齒輪和環(huán)形齒輪，必須注意到這兩種齒輪齒根角度是不同的。因此，需要依靠不同的、獨(dú)立的噴嘴設(shè)定以達(dá)到兩種齒輪各自所需的強(qiáng)化效果。維爾貝萊特（集團(tuán)）的強(qiáng)化設(shè)備為兩種齒輪提供特定的噴嘴底座。其他工藝參數(shù)如4 o0 a- P# Q+ n$ z. }: Z
- 丸流流速
. Z( {5 X' x' m- S* c# w" d- 介質(zhì)顆粒大小
$ o) B" Z5 |9 B/ A- 顆粒尺寸是否均勻、一致# ?8 F4 d) R: R0 `2 O3 N
- 流量控制閥（磁閥）能控制介質(zhì)丸流流速，在拋丸強(qiáng)化設(shè)備中，該磁閥安裝于拋頭喂料一側(cè)；在噴丸強(qiáng)化設(shè)備中，該磁閥安裝于壓力罐出口。& {; D% r! U/ ?% O
- 振動(dòng)篩篩分出尺寸過大，合適或尺寸過小的丸粒。使用兩個(gè)振動(dòng)篩能確保每次強(qiáng)化過程中恒定、均勻尺寸的介質(zhì)。
! U0 J- ]2 ^" c% Z7 J- 鋼丸（或切絲）大小是決定強(qiáng)化覆蓋率和生產(chǎn)周期時(shí)間的關(guān)鍵因素。較小的丸粒能在零件表層產(chǎn)生較高的應(yīng)力；較大的丸粒能影響工件較深的區(qū)域，在那里達(dá)到所需應(yīng)力水平，鋼丸的直徑必須小于齒輪最小過渡區(qū)圓角直徑的一半8 g; M+ H7 v+ p# R
總結(jié)：
' d+ V$ _, u& Q+ w+ {, n2 b1 W在過去幾年里，齒輪強(qiáng)化技術(shù)和設(shè)備發(fā)展迅速，原來應(yīng)用于飛機(jī)起落架強(qiáng)化的最復(fù)雜、精密的強(qiáng)化工藝已復(fù)制到對(duì)于齒輪的強(qiáng)化加工。其共同點(diǎn)，都在于對(duì)強(qiáng)化結(jié)果的一致恒定性，工藝的高可控性和高重復(fù)性有越來越嚴(yán)苛的要求。
2 d% t# ~  D9 N/ }! j機(jī)械工藝和精密的流程監(jiān)控相結(jié)合，為強(qiáng)化生產(chǎn)提供極大的靈活度和柔性，以取得滿意的零件強(qiáng)化效果。
/ o  v( [; n+ ?3 E' c當(dāng)今的汽車工程師們已越來越傾向利用拋丸-噴丸結(jié)合式的系統(tǒng)，來同時(shí)滿足工藝和產(chǎn)量的需要。

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