Дробеструйная обработка - важный метод, используемый для механического упрочнения поверхностей зубчатых колес. Это процесс модификации холодной рабочей поверхности, в котором поток круглого закаленного стального проката продвигается на поверхность зубьев зубчатого колеса, чтобы создать рабочее упрочнение наряду с соответствующими остаточными напряжениями сжатия в поверхностных слоях. Целью является улучшение усталостных свойств. Наличие этого поверхностного сжимающего напряжения служит для замедления возникновения и роста усталостных трещин.
Рис. Принцип дробеструйной обработки
Дробеструйная обработка выполняется путем ускорения выстрела по направлению к поверхности обрабатываемого зуба. В процессе дробеструйной обработки сжимающие остаточные напряжения индуцируются в результате локализованной пластической деформации, которая инициируется ударным ударом по поверхности. Материал под этими локализованными углублениями сопротивляется деформации, и создается поле остаточных напряжений при сжатии. Обычно этот слой может простираться приблизительно до 0,25 мм, но это функция параметров процесса процесса пилинга.
Очищающая дробь может представлять собой металлические сферы из стали (нержавеющая сталь или литая сталь) или стеклянные шарики или керамические частицы. Обычно их диаметр колеблется от 0,18 до 0,36 мм. Когда группа ударов / бусинок попадает на поверхность, они создают множественные вмятины на поверхности, и зуб становится заключенным в слой с напряжением сжатия. Растягивающее напряжение на поверхности затем может быть заменено этим сжимающим слоем.
Локальные вмятины, полученные дробеструйной обработкой, также действуют как небольшие масляные резервуары, которые помогают улучшить смазку; уменьшить фреттинг, шум, отколы и царапины и снизить рабочую температуру за счет уменьшения трения.
На рисунке показан механизм дробеструйной обработки, когда отдельный удар, ударяющий материал о поверхность зуба, действует как крошечный молоток, образуя небольшие углубления или ямочки на поверхности. Для создания углубления поверхностные волокна материала должны быть растянуты. Под поверхностью зуба волокна пытаются восстановить поверхность до ее первоначальной формы, создавая тем самым под ямкой полусферу из материала холодной обработки, который подвергается сильному сжатию при сжатии. Перекрывающиеся ямочки образуют ровный слой металла при остаточном сжимающем напряжении. Хорошо известно, что трещины инициируются и / или распространяются с большей трудностью в зоне напряженного сжатия. Поскольку на поверхности зубчатого зацепления возникают почти все усталостные и коррозионные разрушения, сжимающие напряжения, вызванные дробеструйной обработкой, приводят к значительному увеличению срока службы зубчатой ??передачи.
Размер и тип выстрела, скорость выстрела, твердость поверхности компонента, время экспонирования при обработке и расстояние между соплом и поверхностью являются важными параметрами процесса обработки. Свойства, которые могут быть улучшены при дробеструйной обработке: усталостная прочность, коррозионное растрескивание под напряжением, коррозионная усталость и устойчивость к межкристаллитной коррозии, стойкость к растрескиванию и царапинам, стойкость к истиранию и износу
Дробеструйные машины могут быть разделены на две категории, а именно: системы воздушной струи и центробежные машины. Некоторые присущие обычному дробеструйному дроблению ограничения привели к разработке более совершенных методов.
Основные ограничения обычных методов дробеструйной обработки заключаются в следующем:
- Поверхностная обработка ухудшается, что приводит к высокой шероховатости детали после вдавливания шарика;
- Ограниченная глубина проникновения и низкие остаточные напряжения сжатия. Глубина проникновения и величина передаваемых остаточных напряжений сжатия недостаточны для выполнения большинства требований применения.
- Длительное время наладки, чрезмерные требования к техническому обслуживанию и низкая производительность;
- Производство большого количества пыли и отходов, поэтому является экологически неблагоприятным и сопряжено с высоким риском для здоровья оператора.
Чтобы преодолеть ограничения обычной технологии дробеструйной обработки и достичь необходимых свойств поверхности, она требует усовершенствований путем введения расширенных полей остаточных напряжений экономически эффективным и экологически чистым способом. Обычная технология дробеструйной обработки была широко разработана и модифицирована. Ультразвуковая дробеструйная обработка, лазерная ударная и водоструйная обработка являются одними из передовых технологий дробеструйной обработки. Принципы работы, механизмы процесса и возможности этих передовых методов дробеструйной обработки подробно обсуждаются в следующих разделах.
"