强化喷丸对渗碳齿轮表面接触疲劳裂纹形成与扩展的影响
喷丸强化工艺及对齿轮的影响
２ ０ １ ６ 年 第３ ４ 期 Ｊ 科技 创新 与应 用
喷 丸强化 工艺 及 对齿轮 的影 响
杨 园 园
（ 中 国航 发哈 尔滨 东安 发动 机 公 司 ， 黑 龙 江 哈 尔滨 １ ５ ０ ０ ６ ６ ）
摘
要： 随着航空齿轮 的种类越 来越 多和性能要 求越 来越 高， 喷丸强化在齿轮加工中发挥着越来越重要 的作 用 作为一种工艺
图 １ Biblioteka 表面形成的角度。（ ７ ） 过喷区。与通过标准试片检验的强化喷丸表面相 邻的 不进 行检验 的喷丸表 面
１ ． ３弹丸 （ Ｉ ） 弹丸 的规 格 、 外形 及其它 技术要求 应符合 Ｇ Ｂ ６ ４ ８ ４ ， 弹丸要尽 量 选择球形 的 ， 禁止侧 ｝ ｊ 带 有尖边 的 、 中空的或形状 规则 的弹丸 （ ２ ） 弹 丸的选择 原则 。 ａ 对表面光度 及形位公差 无严格要求 （ 或 非配合 表面 ） 的 大型零件 ， 可采用较大 尺寸的弹丸 以获得 较高 的喷丸强 度。ｂ ． 对表 面光 图 ２ 度要求较 高的零 件（ 包括 配合表 面 ） ． 应采用较 小尺寸 的弹丸 。ｃ ． 带有 内 ｅ ． 当从 曲线 上得到 的喷 丸强度 未满 足 要求 时 ， 则重新敢 一组 试 片 ． 外圆 角 、沟槽 的零 件 ，弹 丸直径 应小于 内￣ ＇ Ｉ － Ｎ角半径 和沟槽宽 度的一 凋整 丁芝参 数后 ， 按 以上 的步骤重新 试验 ， 直至得到 满 足要求 的 弧尚度 半。 曲线 。 １ ． ４喷丸强化 的设 备， ］ Ｉ 装 （ ３ ） 零件 的保护 。冈 中非喷丸 的表 面应进行保 护 ． 避免 这些表 血 浸 （ １ ） 喷 丸机 。喷 丸机主 要有两种 类型 ： 气 动式喷 丸机和 离心式 喷丸 到弹丸束的打击 损伤。当无法保护时， 必须使这 表面昭有足够的余 机： （ ２ ） 检验Ｊ ｛ ｊ 筛。 检验用筛应符合 Ｇ Ｂ ６ ０ ０ ３ ， 用它来检验弹丸尺寸 ， 将不 量 ， 以去掉 受到影 响的材料 。 合格的弹 丸过滤出 去， 每 次使 用完后 清理 干净 ， 保证筛 孑 Ｌ 不被堵 塞 。（ ３ ） ２喷 丸强化对齿 轮的影响 试片 除 了南特殊规 定外 ， 试片材料 为 ７ ０ 或６ ５ Ｍ ｎ 冷扎 弹簧钢 。 标准试 ２ ． １喷丸强化及 其对疲劳 的影响 片分 种类 型 ： Ｎ型 、 Ａ型 、 Ｃ型 ， 其规 格尺寸如表 １ ： 利Ｈ ｊ 以上 原理 ，通过 喷丸强 化在零 件表面 产生一 薄薄的高 残余 表 １ 应 力层 ， 而消除疲劳 失效的 （ ２ ） 过程 ． 即可抑制疲 劳裂纹 的扩展 ． ． 零 件削 面上 的应 力分布 可用图 ３ 表示 。 试片代号 尺寸：长×宽×高 ２ ． ２喷 丸强化对齿轮 传动 的影响 Ｎ 型 ７ ６ ×１ ９ × ０ ． ８ ±０ ． ０ ２ ＇ 喷 丸 强 化 用 于 传 动 齿 轮 主要 是 为 ｒ： （ １ ） 改 善 齿 根 网 角 的 疲 劳 强度 。（ ２ ） 提 高齿 面疲 劳寿命 ， 减少疲 劳点蚀 ． 增力 Ｉ 】 耐Ｊ ｛ ｛ 性。（ ３ ） 有助 于街 Ａ 型 ７ ６ ×１ ９ ×１ ． ３ ±Ｏ ． Ｏ ２ 轮或传 动系统的润 滑。（ ４ ） 喷丸 可以消除 机械加１ 街面上形成 的横向 Ｃ 型 ７ ６ ×１ ９Ｘ ２ ． ４ ±０ ． ０ ２ 连续刀痕 。 弧 高度测具 ： 测 艟标准 试片弧 高度值 的标 准弧 高度测具 ， 其结构 及 ２ ． ３提高齿 轮的耐 久性 与抗点 蚀疲劳 尺寸应 符合 如图 １ 所， Ｊ ｊ 喷 丸强化也 可以改善街 表面疲劳寿命 街轮 啮合时 ， 半行于齿 的 １ ． ５喷 丸过 程要求 次表 面的剪切应 力使齿 部 出现 疲 点 蚀 由于两 街轮 是沿着 线 ｌ ｒ ｌ 滚 （ Ｉ ） 喷 丸前零 件状态 。需 要喷 丸强化 的表面 应清除像 黄油 ， 矿物 油 动啮合， 在节圆上下所产生的滑差可能高达 ４ ０ ％。这种滑动 町能在『 ｆ 合 等污物 。 而 且不应有 阳极化 膜 ， 电镀膜 ， 涂层 等那样的表 面附着层 需要 表面下面约 ０ ． １ ５ ｍ ｍ 处产生细微 裂纹 这 裂纹 向表面扩展 至陔金属 小 喷 丸强化 的表面内腔 应光滑过渡 并且尖边应倒 圆 。 （ ２ ） ＿ Ｔ艺 参数的确 定。 楔块 破裂脱 落便 形成 蚀 疲坑 。由于裂纹 不能 向』 ＝ ｌ 城 力层 内扩展 ， ｍ 喷 ｒ 艺参数主要包括 ： 弹丸直径 、 弹丸速度 、 弹丸流量 、 喷射角度、 喷射距 丸强 化可 以得 到 ０ ． １ ８ ａ ｒ ｍ － － ０ ． ２ ０ ａ ｒ ｍ厚的压应 力层 ，所 以喷丸强化能 够防 离、 喷 丸时 间 、 风压 、 零 件转速 和移动 速度 、 喷嘴 的移动 速度 和移 动行程 止点 蚀疲劳 。 等 内容 ， 确定 ＿ １ 二 艺参 数按下述 步骤进 行 ： ａ 将喷 丸试片装 在试 片夹 具上 ， ２ ． ４喷丸强化 可以 去除连续 刀痕 使其处于与零件喷丸部位相同的位置… ｂ 现估 汁一组参数ｉ Ｊ 爿 整喷： Ｌ ￣ Ｊ ｌ 齿 轮加工 中在齿 面上 现 的连续 刀痕 ， 可 能会 导致 齿轮断齿 火效 。 对试片进 行一定时 间的喷 丸后卸 下 ，用弧 高度测 具测量 试片 的弧高度 喷丸 强化可 以作 为将齿 面刀痕改善 到“ 允许” 状念的一种技 术 。 值， 并 且观察表 面覆 盖率 。 ｄ ． 对一组 试片 ， 选取 不同时间重 复 ａ 、 ｂ 、 ｃ ， 以便 ３结束 语 获得数个试验数据（ 一般取 ６ － １ ０片喷丸 ） ， 按所获得的数据， 作｝ ｛ Ｉ 如图的 喷 丸ｊ 虽 化通常 用于如下情况 ： （ １ ） Ｎ￣ Ｉ Ｉ 疲 劳强Ｊ ｛ ￡ （ ２ ） 减 少造成 轮 弧高度 曲线 ． 由曲线 上的饱和点 来确定喷 丸强度 。 耐用性 能降低的点 蚀疲 劳 ， 提 高 轮使刚 寿命。 （ ３ ） 仃助于齿轮 润滑 、 （ ４ ）
喷丸强化对表面含有微孔洞的713Al-Zn合金疲劳性能的影响研究
喷丸强化对表面含有微孔洞的713Al-Zn合金疲劳性能的影响研
究
喷丸强化技术能显著提高材料的疲劳性能。
本文以铸造铝合金为研究对象,利用数值模拟的方法,分析了喷丸速度、弹丸直径和喷丸次数这三个喷丸参数对微孔洞周围的残余应力分布、塑性应变状态以及疲劳裂纹萌生寿命的影响,并对微孔洞距材料表面相对位置的影响进行了探讨。
建立了喷丸强化的弹塑性有限元模型,通过数值模拟分析了喷丸速度、弹丸直径和喷丸次数三个喷丸参数和孔洞相对位置深度分别对孔洞周围残余应力分布的影响以及对孔洞周围塑性变形的影响,得到了微孔洞与喷丸表面交点处为危险位置,并得到了喷丸表面及沿喷丸方向上的残余应力分布规律;喷丸后的弹坑直径随喷丸强度的增加而增加,且在相同条件下,沿喷丸方向上的等效塑性应变值要低于喷丸表面上的等效塑性应变值。
建立了喷丸后材料的线弹性有限元模型,分析了微孔洞变形对最大应力集中系数的影响,得到了最大应力集中系数的变化规律,并得到了在该研究下影响最大应力集中系数的相对最佳喷丸参数。
最后,分别分析了残余应力和孔洞变形的对疲劳裂纹萌生寿命的影响,以及残余应力和孔洞变形的对疲劳裂纹萌生寿命的综合影响,并与未喷丸时进行了对比,得到了寿命增加的倍数关系。
本文研究对实际生产中针对铸造铝合金微孔洞缺陷的喷丸强化工艺提供了一定的参考价值。
喷丸强化过程的影响因素及质量控制
喷丸强化过程的影响因素及质量控制作者：张秀梅来源：《科学与财富》2017年第30期摘要：喷丸强化是提高零件机械性能的常用手段，喷丸过程中任何一个工艺参数的变化都会影响喷丸强化质量。
被强化对象的材料、薄厚、喷丸指标等具体情况不同，弹丸类型及其硬度状态选择是否合理将会直接影响喷丸强化效果。
喷丸的强化效果目前还没有直接的方法进行测量，只能通过控制喷丸过程中的弹丸、压力、靶距、角度、时间来实现，用喷丸强度和覆盖率两个指标间接衡量喷丸强化效果，所以喷丸强化过程要作为特殊过程进行质量控制。
关键词：喷丸；影响；质量控制喷丸强化是一种采用冷处理方式提高疲劳强度的工艺，大量具有高动能的弹丸不断撞击材料表面，表面将产生变形。
由于无数弹丸的强烈撞击，材料表面上出现了许多凹坑或凹痕，由此金属表层产生压应力。
由于凹陷变形内的晶粒试图回到原位，每个凹坑都具有高度压缩力作用下的半球，大量的凹坑互相叠加在一起，致使金属表层内产生了压应力场，此压应力场可以延缓疲劳裂纹的萌生，提高疲劳性能，延长疲劳寿命。
1 不同喷丸工艺参数对强化效果的影响正确地选择喷丸强化工艺参数及确保工艺参数在加工过程中的稳定性，是提高零件疲劳强度和抗应力腐蚀强度的必要条件。
不适当的工艺参数或喷丸过程中任何一个工艺参数的变化都会影响喷丸强化质量。
被强化对象的材料、薄厚、喷丸指标等具体情况不同，弹丸类型及其硬度状态选择是否合理将会直接影响喷丸强化效果。
1.1弹丸尺寸对残余压力的影响适当的选择弹丸直径，一方面可以更大程度的挖掘喷丸强化的潜力，另一方面有可以避免喷丸过度对零件疲劳性能可能带来危害。
杨永红等[56]人以铝合金试件为载体研究喷丸条件对残余应力场的影响，采用不同大小的弹丸进行同强度喷丸，发现弹丸尺寸对残余应力场深度有影响，相同喷丸强度下，大尺寸的弹丸比小尺寸的弹丸喷丸产生的残余应力场深度增加。
1.2覆盖率对残余压力的影响杨永红等[56]人以铝合金试件为喷丸对象，在弹丸和喷丸气压相同情况下进行实验研究，分别采取30%，50%，100%三种覆盖率进行喷丸，发现在弹丸、喷丸气压、入射角等条件都一致时，随盖率增加，残余应力也随之增加，但残余应力场深度基本保持一致。
喷丸强化对25MoCr5钢渗碳齿轮组织及性能的影响
书山有路勤为径，学海无涯苦作舟
喷丸强化对25MoCr5 钢渗碳齿轮组织及性能的影响
1、引言喷丸强度通常采用弧高值法，即根据试片弧高值与同等条件下
金属表面内应力间有对应关系这一原理来测定的。
这个方法的不足之处是不能
精确测量距表面50μm 以内的内应力值。
而对材料的疲劳寿命起决定性作用的恰恰是此表面层内的内应力值。
我们采用R
2、试验材料和方法 2.1、试验材料
试验采用上海汽车齿轮总厂生产的桑塔纳轿车变速箱一档从动齿，材料
为25MoCr5 钢，化学成分见表1。
2.2、热处理工艺及喷丸工艺
齿轮在上海汽车齿轮总厂的Aichelin 多用炉中渗碳处理，碳势1%，温度900℃，淬火油温70℃(G 油)，回火170℃，在叶轮式抛丸机(wheel labrator)上进行喷丸处理。
2.3、组织形貌、硬度及应力测定
在R
3、试验结果及分析 3.1、喷丸参数对残余压应力的影响
改变喷丸时间，并保持喷丸速度为2900r/min，丸粒硬度为57HRC，所得应力值如由3.2、喷丸对渗碳层硬度的影响
对喷丸前后的显微硬度的分布进行测试，其结果见3.3、喷丸对渗碳表层
内显微组织的影响
用扫描电子显微镜对未喷丸和喷丸(转速为2900r/min)的样品进行分析观察，试验结果见试验观察发现，未喷丸的马氏体片间保留有较多的残留奥氏体
组织如试验观察发现，未喷丸试样的残留奥氏体(白色)较喷丸后的残留奥氏体含。
喷丸工艺
实践证明，强力喷丸工艺是提高齿轮齿部弯曲疲劳强度和接触疲劳强度的重要方法，是改善齿轮抗咬合能力、提高齿轮寿命的重要途径。
强力喷丸工艺最早产生于20世纪20年代，主要应用在军事领域。
随着应用范围的推广，强力喷丸工艺提高齿轮疲劳强度和寿命的能力已被很多企业所证实。
工作原理强力喷丸工艺主要是利用高速喷射的细小钢丸在室温下撞击受喷工件表面，使工件表层材料产生弹塑性变形并呈现较高的残余压应力，从而提高工件表面强度及疲劳强度。
喷丸一方面使零件表面发生弹性变形，同时也产生了大量孪晶和位错，使材料表面发生加工强化。
喷丸对表面形貌和性能的影响主要表现在改变零件的表面硬度、表面粗糙度、抗应力腐蚀能力和零件的疲劳寿命。
零件的材料表层在钢丸束的冲击下发生循环塑性变形。
根据材料的性质和状态的不同，喷丸后材料的表层将发生以下变化：硬度变化、组织结构的变化、相转变、表层残余应力场的形成、表面粗糙度的变化等。
喷丸强度的测量方法当一块金属片接受钢丸流的喷击时会产生弯曲。
饱和状态和喷丸强度是喷丸加工工艺中的两个重要概念。
饱和状态是指在同一条件下继续喷击而不再改变受喷区域机械特性时的状态。
所谓喷丸强度，就是通过打击预制成一定规格的金属片（即试片），在规定的时间使之达到饱和状态的强弱程度，并用试片弯曲的弧高值来度量其喷击的强弱程度。
目前，应用最广的美国机动车工程学会喷丸标准中采用阿尔曼提出的喷丸强化检验法——弧高度法，该方法由美国GM公司的J. O. Almen（阿尔门）提出，并由SAEJ442a和SAE 443标准规定的测量方法，其要点是用一定规格的弹簧钢试片通过检测喷丸强化后的形状变化来反映喷丸效果。
对薄板试片进行单面喷丸时，由于表面层在弹丸作用下产生参与拉伸形变，所以薄板向喷丸面呈球面弯曲。
通常在一定跨度距离上测量球面的弧高度值，用其来度量喷丸的强度。
测定弧高度值是通过将阿尔门试片固定在专用夹具上，经喷丸后，再取下试片，然后用阿尔门量规测量试片经单面喷丸作用下产生的参与拉伸形变量（即弧高度值）。
喷丸强化有效提高齿轮的使用寿命
作者：维尔贝莱特（集团）喷丸强化工艺可以有效提高齿轮使用寿命。
该工艺采用钢丸高速击打齿轮齿根弯曲部位，从而在表面产生压应力，破坏工件内部本身存在的拉应力，改善齿轮齿根的抗弯曲疲劳性能，提高其使用寿命。
在汽车生产过程中，工程师们已普遍利用喷丸强化工艺来提高传动零部件的使用寿命（图1）。
通常，这些零部件在热处理后进行喷丸强化，尤其是一些关键零部件，如齿圈和行星齿轮等，喷丸强化是生产制造的最后一道非常必要的工序。
喷丸强化的原理和效果喷丸强化工艺即采用高速喷射的钢丸颗粒撞击金属零件表面，使工件表面材料发生弹塑性变形并呈现较高的残余压应力。
因为金属介质（钢丸或切丝丸）在高速撞击零件表面时，会使表面产生塑性变形，这一变形将延伸到材料表层，在表层下产生一个压应力，从而抵消零件制造时产生的不良拉应力（图2）。
该残余压应力延缓了零件疲劳断裂的形成，从而延长了零件的安全使用寿命。
对于汽车传动部件中最关键的齿轮部件，在热处理工序之后，采用喷丸强化工艺使其表面接受连续丸粒撞击，还可将其齿面材料晶相组织中的残余奥氏体转化为马氏体，从而增加齿面硬度。
图2 抛丸强化工艺的原理强度测量单就齿轮而言，其最大的剪切应力出现在齿根部和齿轮过渡区的圆角半径处，而齿轮的两个齿面——主动面和从动面，在工作时都承受着不断增加的负载，因此，齿轮强化的重点就在于对这些部位的强化：主动面、从动面、齿根部位。
从强化要求来看，主要包括强度和覆盖率两大参数，当然，不同的齿轮有不同的要求，必须根据其最终应用环境来确定。
覆盖率可以通过目测观察，而强度则需利用阿尔门试片进行测量。
零件校对工具（PVT）被设计用来将测试试片置于一些特定位置，在这些试片可模拟零件有强度要求且必须进行强度测试的区域位置,根据不同应用，齿轮的强化一般要求是强度范围0.015～0.03（在等级“A”上），覆盖率为100%～200%。
三种喷丸强化工艺喷丸强化工艺有以下3种方式：离心力抛丸强化、压缩空气喷丸强化、混合式（喷嘴和抛头）。
喷丸强化对齿轮传动特性的影响
法 ，具有设备简单 、成本低廉 、生产效率高 、强化 效 果 明 显等 优 点 ．常被 应 用 于硬齿 面 齿轮 加 一 ｒＴ艺 中 。但 是 ，高 质 量 的齿 轮 传 动不 只是 承 载 能 力 高 、
使 用 寿命 长 ，还 要求 其 传 动平稳 、噪声 小 。 本 文主
要采 用 对 比试验 方 法研 究喷 丸 强 化 齿轮 的疲劳 性 能 振 动特性 １ 齿轮 对 比试 验
本试 验 在功 率流 封 闭式齿 轮 疲 劳试 验 台上 ．采
用 快 速 齿轮 疲 劳 试验 方 法 ．即罗 卡提 （ Ｌ ｏ ｃ ａ ｔ ｉ ）ｌ 】 方
法 ，对相 同材料 的 未喷 丸齿 轮 和喷 丸强 化 齿轮 进 行 接 触疲 劳试 验 。试验 过 程 中 ，采 用 时域 与 频域 综 合 方 式 ，全 程 实时 监测 扭 矩 、转 速 、振 动 、噪声 、油 温 等 变化情 况 ，对齿 轮传 动状 态 进 行跟踪 ，并 采 集 相 应 的数据 １ ）试验 齿 轮 为 标 准 渐 开线 直 齿 圆柱 齿 轮 ，齿
齿 面硬度 为 ５ ８ Ｈ Ｒ Ｃ ～ ６ ４ Ｈ Ｒ Ｃ：精度 等级 为 ６级 。 ２ ）试 验 装 置 。 一 是试 验 台及 传感 器 ：试 验 是 在太 原 理Ｔ 大学 齿 轮研 究所 的电功 率 流封 闭式 齿 轮 试验 台 上完 成 试验 时 改 变输 入转 速 和 负载 ．可 获 得不 同转 速 和负 载 ＿ 【 二 况 下齿 轮 箱 的动 态数 据 。转 矩 转 速 传 感 器 在线 监 测 齿 轮 的转 速 和 扭 矩 ：压 电式 Ｉ Ｅ Ｐ Ｅ传 感 器 （ １号 ～ ８号 ） 、噪 声 传 感 器 （ ９号 ～ ｌ ０ 号） 、温 度 传 感器 （ １ １ 号） 和信 号采 集 仪 等 为动 态 特 性 测试 采 集数据 齿 轮箱 及传 感器 布置 情况 见图 ｌ 。 二是试 验齿 轮 的安 装 ：试验 齿轮 齿 宽 ２ ９ ｍｍ，试 验
喷丸对渗碳齿轮表层组织的影响
明：强化喷丸会使渗碳齿轮表面形成一层塑性变形层 ， 可以有效地提高齿轮表面的耐磨性 ， 并 使表层硬度提高 、抗扭强度减小 ，有利于提高齿轮的抗疲劳寿命。
关键词 ：齿轮 ；渗碳 ；喷丸 ；塑性变形
Ａｂ ｔａ ｔ Ｔｈ ｒ ｓ ｔ ｔ ｄ ｉ ｌ ｎ ｌｚ ｄｔ ｅ ２ Ｃｒ ｓ ｒ ｃ ： ｅ ｐ ｅ ｅｎ ｕ ｙ ｍａ ｎ ｙａ ａ ｙ ｅ ０ ＭｏＨ ｃ ｕ ｏ ｉｅ ｔ ｅ ｓ ｄ ｂ ｕ ｏ ｓ ｈ ａ ｂ ｎｚ ｄ ｓｅ ｌ ｅ ｙ ａ ｔ ｍｏｂｌ ｅ ｒ ｕ ｉ ｇ ａ． ｅ
ａ ｄ ｐ ｏ ｅ ｔ ｓ Ｉ ｃ ｒ ｏ ｉ ｅ ａ ｅｒ ｎ ｒ ｐ ｒ ｅ ｆ ａ ｂ ｎ ｚ ｄ ｌ ｙ ｒ ｎ ｅ ｔ ａ ｅ Ｔｈ ｅ ｕｌ ｈ ｗ ｈ ｔ ｈ ｕ ｆ ｃ ｉ ｗｅ ｅ ｉ ｖ ｓ ｉ ｔ ｄ． ｅ ｒ ｓ ｔ ｓ ｏ ｔ ａ ｅ ｓ ｒ ｅ Ｉ ｇ ｓ ｔ ａ ｆ
其工 艺 方法 包括 喷 丸 、滚 压和 内孔 挤 压 等 。 喷 丸 工艺 主 要 是利 用高 速 喷射 的 细小 弹 丸 ， 室温 下撞 击 在 受 喷工 件 表面 ， 工 件表 层 材料 产生 弹 塑性 变形 ， 使 并呈 现较 高 的 残余 压 应力 ，从 而提 高 工件 表 面强 度 及疲 劳 强度 。
般 情 况 Ｆ，机 械 零 件 工 作 中 表面 所 受 到 的应 力 比内 部
高 ， 以疲 劳失 效往 往 从零 件 表面 开 始 ， 所 因此 改 善和 提 高材 料
喷丸强化工艺及对齿轮的影响
喷丸强化工艺及对齿轮的影响随着航空齿轮的种类越来越多和性能要求越来越高，喷丸强化在齿轮加工中发挥着越来越重要的作用。
作为一种工艺方法，喷丸强化能够使用最简单的操作，获得较好的性能要求。
要满足新的要求，熟悉喷丸强化可能是比较有效的手段。
标签：喷丸强化；性能要求；影响1 喷丸强化工艺1.1 目的通过喷丸强化在零件表面形成的残余应力来降低零件工作负荷对疲劳应力和应力腐蚀的影响。
1.2 定义喷丸强化中的定义：（1）喷丸。
“喷丸”是一种利用高速喷射的弹丸流来撞击零件表面，使零件获得较高的疲劳强度的工艺方法。
（2）喷丸强度。
它反映金属表层被弹丸打击的程度、产生的压缩应力大小的程度，在其它喷丸强化工艺参数不变的条件下，试片的弧高度值随喷丸时间而迅速增高，但随后逐渐变缓，当喷丸到一定时间时，弧高度值达到一个定值，此值之后，弧高度值的增加明显变缓，此值即为“饱和点”，过饱和点后，弧高度值与喷丸时间呈线性递增关系。
如果在增加一倍的时间来喷丸，弧高度值增加也不会超过饱和点处弧高度值的10%，饱和点处的弧高度值称为喷丸强度。
（3）表面覆盖率。
喷丸表面的”表面覆盖率”是在被喷丸零件表面规定的区域内，弹痕占据的表面与要求喷丸强化的表面之间的比值。
检验表面覆盖率有两种方法：目视检验；着色检验。
（4）饱和时间。
“饱和时间”被定义为以双倍时间进行喷丸强化，而喷丸试片的弧高度值增加量不超过10%时的时间。
（5）喷嘴角。
喷嘴角时喷嘴对机床台面的垂直方向形成的角度。
（6）喷射角。
喷射角是喷丸的方向相对于要求喷丸的零件表面形成的角度。
（7）过喷区。
与通过标准试片检验的强化喷丸表面相邻的不进行检验的喷丸表面。
1.3 弹丸（1）弹丸的规格、外形及其它技术要求应符合GB6484，弹丸要尽量选择球形的，禁止使用带有尖边的、中空的或形状不规则的弹丸。
（2）弹丸的选择原则。
a.对表面光度及形位公差无严格要求（或非配合表面）的大型零件，可采用较大尺寸的弹丸以获得较高的喷丸强度。
喷丸强化对20CrMnTi渗碳齿轮组织和性能影响
喷丸强化对20CrMnTi渗碳齿轮组织和性能影响马安博【摘要】The paper used shot-peening to strengthen the layer of the20CrMnTi carburizing gears.The microhardness,residual stress,retained austenite,roughness,contact fatigue and fracture surface of unpeened and shot-peening specimens were studied by the microhardness tester,X-ray stress analyzer,surface roughness meter,X-ray diffractometer and SEM.The results show that shot-peening can significantly improve the residual compressive stress on the specimen surface,the amount of residual austenite decreases,and the surface microhardness increases.And also shot-peening can increase the roughness and improve contact fatigue.%采用强力喷丸工艺对20CrMnTi钢渗碳齿轮试样进行了表面强化处理.利用硬度仪、X射线应力分析仪、表面粗糙度仪、X射线衍射仪和扫描电镜,分别测试分析了试样处理前后的显微硬度、残余应力、表面粗糙度、残余奥氏体含量、接触疲劳强度和疲劳断口形貌.结果表明:喷丸强化可显著提高试样表面的残余压应力,残余奥氏体量减少,表层显微硬度增加,表面粗糙度有不同程度增大,接触疲劳强度明显提高.【期刊名称】《中国铸造装备与技术》【年(卷),期】2017(000)002【总页数】4页(P32-35)【关键词】喷丸强化;残余应力;表面粗糙度【作者】马安博【作者单位】西安航空职业技术学院,陕西西安710089【正文语种】中文【中图分类】TG156.5齿轮是机械中广泛采用的传动零件之一。
喷丸强化对齿轮材料弯曲疲劳性能的影响
喷丸强化对齿轮材料弯曲疲劳性能的影响弯曲疲劳性能是评价齿轮承载能力的一项重要指标，而喷丸强化是提高齿轮弯曲疲劳性能的有效手段，国内外很多机构对影响齿轮弯曲疲劳性能的因素进行过研究。
原一汽技术中心曾自行设计开发了齿轮弯曲疲劳试验装置，针对强化喷丸工艺对齿轮弯曲疲劳性能的影响进行了研究，认为喷丸强化齿轮齿根残余应力达到1000MPa时较未喷丸齿轮弯曲疲劳强度可以提高10%；重庆大学樊毅啬等人研究了喷丸强化对齿根残余应力的影响，认为喷丸强化可以提高齿轮弯曲疲劳性能；西北工业大学徐颖强等研究了喷丸强化对齿轮残余应力的影响，并对齿面残余应力分布情况进行了测试研究。
本文通过齿轮弯曲疲劳试验研究了齿轮材料表面喷丸强化工艺对齿轮弯曲疲劳性能的影响。
齿轮弯曲疲劳试验试验方法：齿轮材料弯曲疲劳试验夹具采用图1所示的单齿加载方式。
该种试验方法通过摩擦力固定试验齿轮，摩擦力来至紧固螺栓的扭紧力矩。
试验方法执行GB/T14230—1993《齿轮弯曲疲劳强度试验方法》中的4.2B轮齿高频脉动加载试验方法。
图1 试验夹具示意试验齿轮基本参数：试验齿轮为直齿轮，材料采用20CrNiMoH，齿轮制造工艺为锻造-正火-粗车-精车-滚齿-渗碳淬火-磨齿-喷丸；渗碳温度（925±5）℃, 840 ℃淬火，180 ℃回火；齿轮喷丸采用QZG-1000Y型吊挂式抛丸机，丸速80m/s，丸粒直径0.8mm，覆盖率为200%；残余应力测试设备为X射线应力仪X3003，测试方法为X射线衍射法。
试验齿轮主要参数见表1，试验齿轮的宏观形貌见图2，试验齿轮力学性能检验结果见表2，化学成分检验结果见表3。
试验过程：试验设备为Zwick15吨高频试验机，试验应力比r为0.05，试验频率为105Hz。
为了比较喷丸与未喷丸齿轮的疲劳强度及S-N曲线斜率，分别测试2种齿轮的S-N曲线进行比较。
采用分组法测试S-N曲线的斜线段部分，应力级别5个以上，成组数据点在8个以上；利用升降法测试曲线疲劳强度极限，条件疲劳极限寿命为300万次，有效数据在10个以上。
采用喷丸强化工艺提高汽车后桥主被动齿轮疲劳寿命
采用喷丸强化工艺提高汽车后桥主被动齿轮疲劳寿命摘要：本文主要介绍了采用喷丸强化工艺提高汽车后桥主被动齿轮疲劳寿命的研究。
通过对比实验和性能测试，证明了喷丸强化可以大幅度提高汽车后桥主被动齿轮的疲劳寿命。
喷丸强化技术不仅可以增强材料的硬度和强度，还可以减少表面裂纹和粘合，从而有效地提高汽车后桥主被动齿轮的耐疲劳性能。
本文的研究对提高汽车后桥主被动齿轮的寿命和可靠性具有重要意义。
关键词：喷丸强化；汽车后桥；主被动齿轮；疲劳寿命；可靠性引言：汽车后桥主被动齿轮是整个后桥的核心组成部分，其负责传递动力和承担车辆的载荷，因此其性能和寿命对汽车的安全性和可靠性至关重要。
然而，长期的疲劳加剧和强烈的摩擦力会导致齿轮传动系统出现裂纹、锈蚀和磨损等问题，这些问题对汽车后桥主被动齿轮的使用寿命和可靠性产生负面影响。
因此，寻求一种有效的技术手段提高汽车后桥主被动齿轮的疲劳寿命和可靠性，对于提高汽车的品质和服务质量具有重要意义。
研究方法：本文采用实验与测试相结合的方法研究喷丸强化技术对汽车后桥主被动齿轮的疲劳寿命和可靠性的影响。
首先，我们选取不同硬度的颗粒喷向样品表面，并对样品进行形态和结构分析。
然后，我们对喷丸处理前后的样品进行硬度、抗拉强度和磨损等性能测试，以验证喷丸强化技术对材料性能的影响。
最后，我们设计了疲劳试验系统对喷丸处理前后的样品进行疲劳试验，以分析喷丸强化对汽车后桥主被动齿轮的疲劳寿命和可靠性的影响。
研究结果：经过实验和测试，我们得出以下主要结论：1.喷丸强化技术可以增强样品材料的硬度和抗拉强度。
不同硬度和大小的颗粒会在样品表面形成不同的纹理和残余应力，从而形成喷丸强化层。
该层可以有效阻碍裂纹和磨损，同时保持样品的弹性和韧性。
2.喷丸强化技术可以有效减少样品表面的裂纹和粘合。
由于喷丸强化层可以提高材料的硬度和强度，它们可以在一定程度上阻碍表面的裂纹和粘合，从而使样品更加耐用。
3.喷丸强化技术可以显著提高汽车后桥主被动齿轮的疲劳寿命。
轮齿表面强化喷丸及应用
轮齿表面强化喷丸及应用
轮齿是机械中常见的传动部件，其表面强度决定了传动的可靠性和寿命。
为了增强轮齿表面的强度和耐磨性，常采用喷丸技术进行表面强化处理。
轮齿表面强化喷丸是通过喷射高速喷丸流体，将高速运动的颗粒冲击在轮齿表面上，产生压应力和塑性变形，进而提高其表面强度。
喷丸流体中常使用的颗粒材料包括钢球、圆锆砂等。
轮齿表面强化喷丸的应用主要体现在以下几个方面：
1. 提高轮齿的疲劳寿命：喷丸可以消除轮齿表面的应力集中，增加表面的压应力，有效提高轮齿的疲劳寿命，降低疲劳断裂的风险。
2. 增强轮齿的耐磨性：喷丸能够使轮齿表面形成一定的硬化层和压痕，提高轮齿的硬度和耐磨性，延长使用寿命。
3. 改善轮齿的齿面质量：通过喷丸可以去除轮齿表面的氧化物、油污和锈蚀物，使得轮齿表面更加平整和洁净，提高齿轮的精度和运行的平稳性。
4. 修复轮齿的缺陷：喷丸还可以修复轮齿表面的裂纹、腐蚀和磨损等缺陷，延长轮齿的使用寿命。
总之，轮齿表面强化喷丸可以有效提高轮齿的耐磨性、疲劳寿命和传动效率，提高机械传动系统的可靠性和寿命。
喷丸强化残余应力对疲劳性能和变形控制影响研究进展
喷丸强化残余应力对疲劳性能和变形控制影响研究进展摘要：喷丸强化是一种机械表面强化技术，使用喷丸强化技术能够让机械零件的表层出现形变硬化，减少疲劳应力引发的微小裂纹以及裂纹的扩大，可以引入较高的残余压应力，这样能够将机械零件的抵抗疲劳断裂和抗应力腐蚀开裂的能力提高。
同时，喷丸强化残余应力在机械零件的变形控制方面有较大的影响，合理的残余应力可以提升变形控制能力，降低零件制作的变形率。
因此，本文对喷丸强化残余应力对疲劳性能和变形控制的影响进行分析，希望为相关人员提供参考。
关键词：疲劳性能；变性控制；影响；喷丸引言喷丸是一门普遍应用且成效突出的金属零构件表面冷加工方法,其具有多种功能分别为表面清理、成形、校形、机械强化，能够增加飞机、舰艇、车辆设备中齿轮、轴承、弹簧、涡轮盘等各类机械零件的使用期间的防锈能力。
通过喷丸强化处理使工件表面进行形变硬化,并引入更多的残余压应力使得表面组织结构更加细化,从而降低疲劳应力影响下表面微裂纹的产生，并及时有效控制微小裂纹的扩大,以便于增强机械零部件的耐疲劳断裂能力和耐残余应力侵蚀破裂的能力。
喷丸工艺主要是通过小弹丸的喷射撞击工件表面,使在一定温度下形成韧性和塑性变形,从而产生理想的微观结构和残余应力分布,以增加其硬度和表面的耐应力侵蚀能力。
通常塑性变形的层厚在0.1~0.8mm左右,具体取决于所选工艺参数。
在喷丸强化过程中,喷丸强度越大,获得的残余压应力越大且残余压应力层越深,同时带来的宏观变形也就越大。
一、喷丸强化的工艺原理及用途（一）喷丸强化的工艺原理喷丸强化是一种金属材料冷处理过程,使用无数小圆形的钢丸不断捶击金属材料零部件表层。
每粒钢丸在敲打的金属材料零部件上,就犹如用一只小型的棒子捶击金属表面一般,在工件表层出现小压痕或塌陷。
而由于造成的塌陷,在金属材料表层上必定会发生热拉伸。
表层下缩小的晶粒力使表层恢复到原有形态,由此构成一种在较高压缩力影响下的半球,并由此与大量凹陷叠加组成均匀分布的残余高压应力层。
喷丸工艺对采煤机行走轮材料残余应力和硬度分布的影响
科技视界Science & Technology Vision63 ◼引言喷丸强化技术是利用大量高速运动的弹丸撞击金属材料的表面，使其表面发生弹塑性变形，进而产生残余应力场，从而提高材料的疲劳特性，这是一种十分有效且适用范围广泛的表面处理技术[1]。
大量的弹丸以特定的速度和角度撞击零件的表面，零件表面在充分吸收弹丸的能量之后，发生一系列的弹性和塑性变形。
弹丸撞击材料表面时，材料表面的金属围绕弹坑向四周延展，当延展超过材料的屈服极限时，便发生塑性变形，在材料表层产生残余压应力[2-3]。
当大量的弹丸重复、长时间地撞击零件的表面，零件的表面不断发生弹塑性变形，从而在零件的表面形成残余应力场合形变层。
形变层内发生晶粒细化、出现亚晶、显微畸变增大和位错增殖等 组织结构的变化，使组织得到强化[4]。
如图1所示。
采煤机行走轮机构是采煤机牵引部的执行机构，它起到支承采煤机的总重的作用和运输机的销排啮合使采煤机行走的作用。
行走轮一旦出现故障将致使采煤机停止工作，18Cr2Ni4WA 钢是制造采煤机行走轮的材料，其疲劳强度和疲劳寿命对采煤机行走轮的使用寿命和采煤效率影响很大[5]。
◼1 行走轮试样制备和试验方法本文采用的材料是采煤机行走轮常用的合金钢材料作者简介：卢运鹏，硕士，助理研究员，主要从事采煤机设计开发。
喷丸工艺对采煤机行走轮材料残余应力 和硬度分布的影响 "卢运鹏1,2（1.中煤科工集团上海有限公司，上海 200030；2.天地上海采掘装备科技有限公司，上海 201400）摘要：文章以采煤机行走轮材料18Cr2Ni4WA 钢为样本，研究了喷丸工艺参数对采煤机行走轮材料残余应力和硬度分布的影响规律，喷丸强化能够极大地提高行走轮材料的残余压应力，促使残余奥氏体向马氏体发生转变，增加材料的显微硬度，为喷丸工艺可以延长采煤机行走轮的使用寿命提供了实验依据。
关键词：喷丸工艺；行走轮；残余应力；硬度图1 喷丸强化机制64科技视界Science & Technology Vision18Cr2Ni4WA ，材料做成50 mm ×25 mm ×15 mm 的长方体试样，在喷丸处理前进行渗碳淬火处理，其前期处理后的效果如下：硬化层深度2.1～2.5 mm ；表面硬度56～62 HR 。
浅谈激光喷丸强化铜锌合金的疲劳特性及断裂机理研究
激光喷丸强化铜锌合金的疲劳特性及断裂机理研究近年来，激光喷丸强化技术在金属材料的研究与应用领域中得到了广泛的关注。
激光喷丸强化可以提高材料的表面硬度和抗疲劳性能，是一种非常有效的表面强化技术。
在铜锌合金的研究中，激光喷丸强化技术也得到了广泛的应用，研究发现激光喷丸强化能够显著提高铜锌合金的疲劳特性和断裂机理。
本文将从疲劳特性和断裂机理两个方面，浅谈关于激光喷丸强化铜锌合金的研究。
一、疲劳特性疲劳特性是衡量材料耐久性的一个重要指标，对于材料的使用寿命有着决定性的影响。
研究表明，铜锌合金在常规条件下容易出现疲劳断裂，需要通过强化技术来提高其疲劳特性。
激光喷丸强化技术可以通过异质性的形成增加材料表面硬度，从而提高铜锌合金的耐久性。
激光喷丸强化技术依赖于高能量密度的激光束在铜锌合金表面形成微观颗粒区域，颗粒区域内的晶粒细化、位错聚集和高能量物质相互作用能够增加材料的表面硬度，提高材料的疲劳寿命。
通过一系列的疲劳试验，在激光喷丸强化铜锌合金的过程中可以发现，随着强化时间的增加，疲劳极限和疲劳寿命都得到了显著的提高。
同时，在激光强化后的铜锌合金材料中，微观组织的细化和变化是增强疲劳特性的重要因素。
因为铜锌合金金属材料在强化后会出现一个硬化现象，硬化过程伴随着内部组织的变化，使得材料的化学成分发生了相应的变化。
除此之外，表面形貌、残余应力等方面的变化也对疲劳特性产生了影响。
因此，通过激光喷丸强化技术可以显著提高铜锌合金材料的疲劳特性，使其在实际工作场合中更耐用，使用寿命更长。
二、断裂机理材料疲劳断裂是一个复杂的过程，需要考虑许多因素。
激光喷丸强化技术的应用使得铜锌合金材料的疲劳断裂机理发生了变化。
在强化后的铜锌合金材料中，疲劳断裂机理主要包括位错拉伸和裂纹扩展两种方式。
首先，针对位错拉伸这种疲劳断裂机理，激光喷丸强化技术可以使材料表面产生高密度的位错，从而使强化区域的材料表面硬度增加，减少材料的屈服强度。
在实际工作场合中，位错与原位液态扩散的合作作用可以减缓材料的疲劳断裂。
浅谈金属的喷丸强化
浅谈金属的喷丸强化摘要：喷丸是高速运动的弹丸流, 喷射在金属表面的加工过程。
金属表层在弹丸的冲击作用下, 发生强烈的塑性变形, 这种塑性变形属于循环应变的性质。
其结果使应变层内的组织结构和应力状态发生变化。
关键词：喷丸强化组织结构金属性能残余应力一、喷丸强化原理喷丸强化过程就是将高速运动的弹丸流连续向金属零件表面喷射的过程, 弹丸流的喷射如同无数小锤向金属表面锤击, 使得金属表面层产生极为强烈的塑性形变, 从而产生了冷作硬化层, 此层称为表面强化层。
从应力状态来看强化层内形成较高的残余压应力；从组织结构来看强化层内形成了更加细小的亚晶粒组织。
二、金属的喷丸强化对组织结构及应力状态的影响喷丸是高速运动的弹丸流, 喷射在金属表面的加工过程。
金属表层在弹丸的冲击作用下, 发生强烈的塑性变形, 这种塑性变形属于循环应变的性质。
其结果使应变层内的组织结构和应力状态发生变化。
1、昌粒变化、晶格咬变、镶嵌细化零件表面在高速（70m／s）弹丸冲击下, 可使金属表层晶粒的形状、尺寸和方位发生变化, 晶格发生歪曲、畸变, 面间距发生变化。
金属表层由于弹丸作用产生塑性变形, 镶嵌块Ε亚晶粒Η细化, 形成微细的镶嵌块组织。
大量实验结果证明, 零部件表面镶嵌块越小, 其疲劳强度越高。
微细的镶嵌块组织, 不仅能提高零件的室温疲劳强度,而且还能提高零件的高温疲劳强度。
2、微观应力由于应变层内晶格产生畸变, 使亚晶粒之间产生很高的应力, 即微观应力。
微观应力的存在, 对零件的疲劳强度也产生有利的影响。
3、显微组织转变从表面上看, 喷丸似乎是一种冷变形加工过程, 其实不然, 当高速弹丸冲击零件表面时, 金属表面受到瞬间局部高温加热。
据沙维林测定的结果, 表面温度可达600度以上。
在微观应力和瞬时高温作用下, 会使应变层内的显微组织发生转变。
根据卡拉谢夫的研究, 渗碳淬火后的12Cr2Ni4 钢,经喷丸后可使残留奥氏体转变成马氏体。
强力喷丸对合金渗碳齿轮表面接触疲劳强度的影响
从表 1 和图 3 可看出， 在不同强度的喷丸作用
下，试样表面的接触疲劳强度是不一样的。当喷丸强
度较低时，随喷丸时间延长或喷射速度的增加，试样 表层硬度、残余压应力值、残留奥氏体转变为马氏体
表 1 不同喷丸参数下的接触疲劳强度 Tab.1 Contact fatigue strength of sample shot peening
下半月出版
Material & Heat Treatment 材料热处理技术
强力喷丸对合金渗碳齿轮表面接触 疲劳强度的影响
匡建新 1, 汪新衡 1, 刘世军 2
(1. 湖南工学院 机械系, 湖南 衡阳 421102; 2. 株州车辆厂 技术处, 湖南 株州 412000)
摘 要：通过对合金渗碳齿轮试片进行多次强力喷丸试验， 研究了不同喷丸参数下的强力喷丸效果及喷丸后的低
[2] 刘 海． 电 弧 离 子 镀 氮 化 铬 涂 层 的 组 织 结 构 及 性 能 研 究[D]． 长 春 ：吉 林 大 学 ，2006．
[3] 冯长杰，辛丽，李明升，等．电弧离子镀梯度(Ti，Al)N 薄膜的结 构 与 抗 氧 化 性 能 [J]．中 国 腐 蚀 与 防 护 学 报 ，2008，28(1)：1-5．
本文对 20CrMnTi 钢齿轮渗碳后淬火、 低温回 火，然后进行不同强度的喷丸处理，其中一些试样喷 丸后还进行了低温时效； 对比分析了各种处理条件
收 稿 日 期 :2010-03-10 作者简介:匡建新(1973- ),男,湖南祁东人,副教授,硕士,主要从事金属
材料及加工工艺的教学和科研工作; 电 话 :0734-2586686;E-mail:wxinheng@
with different parameters
喷丸强化对车辆传动齿轮裂纹扩展影响的研究综述
喷丸强化对车辆传动齿轮裂纹扩展影响的研究综述李杰;高紫钰;王晓燕;胡铮;兰海;王志勇【期刊名称】《表面技术》【年(卷),期】2024(53)4【摘要】疲劳断裂是重载车辆传动齿轮的主要失效形式之一,齿轮底部疲劳裂纹的扩展将缩短车辆传动系统的服役寿命,严重时会导致车辆发生安全事故。
延缓裂纹扩展的主要方法是在传动齿轮的表面引入一定大小的残余压应力。
喷丸技术是一种冷加工表面强化处理工艺,该技术利用高速弹丸冲击材料表面,使零件表层产生塑性应变的同时,在表面和内部引入残余压应力,从而使裂纹闭合的能力得到强化,达到延缓裂纹扩展的强化效果。
为了更好地揭示喷丸引入的残余压应力对疲劳裂纹扩展的影响,首先综述了传动齿轮表面疲劳裂纹产生的原因以及疲劳裂纹的扩展行为对重载车辆服役的影响。
从强度因子、J积分以及裂纹闭合效应出发,介绍了传动齿轮表面疲劳裂纹扩展的理论以及残余压应力与疲劳裂纹扩展速率之间的关系。
其次概述了目前国内外常用的新型有益于将残余拉应力转化为残余压应力的微粒子喷丸、激光喷丸、超声喷丸方法,并与传统机械喷丸技术相比较,阐述了新型喷丸表面强化技术的优缺点。
此外,从数值模拟和试验结果两方面,论述了喷丸速度、喷丸角度、弹丸直径、弹丸材质和覆盖率5个工艺参数对在传动齿轮表面引入残余压应力的改善影响。
最后对喷丸强化技术在传动齿轮上的多目标参数优化以及多尺度残余压应力与疲劳性能进行了展望,并结合重载车辆的使用需求,强调需要创新设计一种效率高、价格低、适用性广的喷丸技术,以进一步推动喷丸强化在延缓疲劳裂纹扩展方面的持续发展。
【总页数】20页(P1-19)【作者】李杰;高紫钰;王晓燕;胡铮;兰海;王志勇【作者单位】北京建筑大学机电与车辆工程学院;北京物资学院统计与数据科学学院;中国北方车辆研究所车辆传动重点实验室【正文语种】中文【中图分类】TG668;TH132.41【相关文献】1.强化喷丸对渗碳齿轮表面接触疲劳裂纹形成与扩展的影响2.喷丸成形及强化工艺对铝合金疲劳性能及裂纹扩展的影响3.喷丸强化对Ti6Al4V半椭圆表面裂纹J积分和裂纹扩展速率的影响4.喷丸强化残余应力对AISI 304不锈钢疲劳裂纹扩展行为的影响因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
喷丸对中碳钢表面短裂纹萌生与扩展的影响
喷丸对中碳钢表面短裂纹萌生与扩展的影响
张常青
【期刊名称】《电力学报》
【年(卷),期】1997(012)002
【摘要】通过对中碳钢在非喷丸与喷丸二情形下表面疲劳短裂纹的萌生与扩展试验，研究喷丸对中碳钢表面疲劳短裂纹萌生与扩展的影响，试验表明，喷丸延迟了裂纹萌生时间并增长了等幅扩展寿命，降低了裂纹的扩展速率，尤其在裂纹的早期扩展阶段，运用显微结构断裂力学理论对上述试验结果进行了较为深入的分析。
【总页数】4页(P67-70)
【作者】张常青
【作者单位】太原电力高等专科学校建管系
【正文语种】中文
【中图分类】TG668
【相关文献】
1.喷丸对渗碳件接触疲劳及裂纹萌生扩展的影响 [J], 肖宏滨;吴登真
2.中碳钢疲劳短裂纹萌生与扩展特性 [J], 刘建中;谢里阳
3.表面喷丸强化构件微动疲劳裂纹萌生倾角理论分析 [J], 杨启
4.后混合水射流喷丸工艺对18CrNiMo7-6渗碳钢表面性能的影响 [J], 吴政协;马泳涛;龚军振;赵乐川
5.环境对316L钢塑性疲劳短裂纹萌生与扩展行为的影响 [J], 谢基龙;袁祖贻;缪龙绣
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强化喷丸对渗碳齿轮表面接触疲劳裂纹形成与扩展的影响孙艳1罗宏亮2（1．长春工程学院；2．一汽解放汽车有限公司）【摘要】导致渗碳齿轮接触疲劳裂纹形成与扩展的动力参数是齿轮次表面所受的最大切应力τmax与其表面硬度的比值，减小该比值可延缓齿轮表面接触疲劳裂纹形成与扩展过程，提高齿轮疲劳寿命。
分析了强化喷丸工艺对渗碳齿轮次表面所受τmax和表面硬度的影响，通过强力喷丸引入的冷作硬化可使渗碳齿轮表面硬度明显提高；引入的高残余压应力可使渗碳件次表面所受的τmax显著减小。
试验表明，齿轮渗碳后再按最佳工艺进行强化喷丸后，可显著提高齿轮表面的疲劳强度。
主题词：渗碳齿轮疲劳寿命强化喷丸中图分类号：U463．212＋．42文献标识码：A文章编号：1000－3703（2009）01－0056－02Influence of Strengthening Shot Peening on Formation and Extension of Fatigue Crack in Carburized Gear SurfaceSun Yan1,Luo Hongliang2（1．Changchun Institute of Technology；2．FAW JIEFANG Automtive Company,LTD．）【Abstract】The ratio of maximum shear stress to stiffness for gear subsurface（τmax）is the dynamic parameter which leads to the formation and extension of fatigue crack in carburized gear surface,and decrease of this ratio can delay the formation and extension of fatigue crack in gear surface and improve gear fatigue life．The influence of strengthening shot peening technique on maximum shear stress and stiffness of carburized gear subsurface are analyzed,which indicates that cold hardening may improve the stiffness of carbonized gear surface and high residual compressive stress may reduce the maximum shear stress obviously．The tests show that the strengthening shot peening treatment for carburized gear can improve gear surface’s fatigue strength obviously．Key words：Carburized gear,Fatigue life,Strengthening shot peening1齿轮表面接触疲劳裂纹的形成与扩展汽车传动齿轮接触疲劳是两齿面作滚动或滚动加滑动摩擦时，在交变接触压应力长期作用下出现的材料失效形式。
接触疲劳的产生均经历裂纹形成与扩展两阶段，其中裂纹形成过程较长，而扩展阶段仅占总破坏时间的很小部分。
齿轮工作时，两齿面接触区域内存在接触压应力，在接触区域的对称中心位置的次表层处将产生最大切应力τmax。
当最大切应力超过材料屈服强度时便在该处引起塑性变形，经多次循环作用后，在塑性变形位置形成起始裂纹。
起始裂纹沿所在平面向齿轮表面和心部双向扩展形成疲劳损坏的主裂纹。
在裂纹向表面扩展的过程中，表面区域的硬度会对裂纹的扩展形成阻力，所以渗碳齿轮接触疲劳裂纹的形成与扩展能力与齿轮次表层所受的最大切应力τma x和表面硬度关系密切。
齿轮表面强化喷丸是提高渗碳齿轮疲劳寿命的有效手段，其是否从内在机理上改善了齿轮接触疲劳裂纹的形成与扩展是所要研究的主要问题。
2齿轮表面强化喷丸对接触疲劳裂纹形成与扩展的影响喷丸工艺是在室温下利用高速喷射的细小弹丸撞击受喷工件表面，工件吸收高速运动弹丸的动能后，导致该处附近的表面材料发生径向延伸，随着越来越多的弹丸撞击工件表面，工件表面因吸收高速运动弹丸的动能而产生塑性流变的部分逐渐增多，使表面材料因塑性变形而产生的径向延伸区域越来越大，产生塑性流变和加工硬化，形成连续的塑性变化层,使工件的表面硬度、表面粗糙度、抗应力腐蚀能力和零件疲劳寿命等发生改变。
56——汽车技术渗碳齿轮接触疲劳裂纹形成与扩展具有以下特点［1，2］：a．裂纹形成位置位于试件次表层处的最大切应力τmax与表面硬度（HV）比值最大的次表层以下；b．起始裂纹沿τmax所在平面（与试件表面约呈23°～24°夹角）向试件表面（简称向上）和试件内部（简称向下）双向扩展形成主裂纹；c．主裂纹扩展到一定长度后，试件表面的赫芝应力使主裂纹面上方区域承受弯曲应力而形成向上扩展的分叉裂纹，分叉裂纹扩展面与试件表面约呈52°～53°夹角，从而形成向上扩展的裂纹群；d．裂纹群通过分叉裂纹之间、分叉裂纹与主裂纹之间的相互连通，导致接触疲劳剥落。
渗碳件接触疲劳裂纹形成与扩展的动力参数是τmax与表面硬度的比值，减小该比值可使裂纹的扩展阻力加大，并导致在张开型分叉裂纹上又形成向下扩展的滑移剪切型再分叉裂纹，使裂纹向表面扩展的速率大大降低，使进入最大残余压应力区的主裂纹发生“闭合”或缓慢的水平扩展，延缓因裂纹在表面露头而附加的“油楔”作用，从而使裂纹后期扩展寿命提高。
为研究强化喷丸工艺对渗碳齿轮接触疲劳裂纹形成与扩展能力的影响，要分别研究强化喷丸对τmax和齿轮表面硬度的影响。
2．1强化喷丸对τmax的影响为研究强化喷丸对齿轮次表层抵抗τma x的能力的影响，利用扭转试验机分别对经渗碳及渗碳后喷丸处理的20CrMoH材料齿轮试样进行扭转试验，测试齿轮试样抗扭强度的变化情况，从而反映齿轮试样对τmax的抵抗能力的变化，试验测得的齿轮试样所能承受的最大扭矩值和抗扭强度值如表1所列。
表1齿轮试样扭转试验测试结果从表1可看出，喷丸可明显减小齿轮试样的抗扭强度，而且随喷丸强度的加大，齿轮试样的抗扭强度呈下降趋势。
2．2强化喷丸对齿轮表面硬度的影响利用显微维氏硬度计对经渗碳及渗碳后喷丸处理的齿轮试样表面进行显微硬度测试，测试结果如表2所列。
齿轮试样渗碳渗碳后喷丸0．46A0．55A0．60A 最大扭矩T b／N·m270253248246抗扭强度τb／MPa1374．91288．31262．91252．7表2齿轮试样表面硬度测试结果齿轮试样层深／mm 00．10．20．30．40．50．60．70．80．91．01．11．2表面硬度／HV 渗碳后喷丸0．60A802760735713682665650610593590556550536 0．55A801757732711689668651612599592564553534 0．46A796755733707677664648611604598558552540渗碳759747735713676669652614595590556549536从表2可看出，喷丸齿轮表层显微硬度比渗碳齿轮有明显提高，但心部硬度基本相同。
硬度发生变化区域均在距表面0～0．1mm范围内，最大变化区域出现在表面附近。
表面硬度显著提高是受高的残余压应力、加工硬化和组织变化综合作用影响的结果。
2．3强化喷丸对τmax和表面硬度的综合影响根据喷丸齿轮试样与渗碳齿轮试样的抗扭强度τb值和表层显微硬度值的试验结果，分别计算τb 与表面硬度的比值，计算结果如表3所列。
由表3可见，强化喷丸引入的冷作硬化可使渗碳件表面硬度值明显提高，从而使抗扭强度τb值与表面硬度的比值减小。
表3齿轮试样τb与表面硬度的比值3强化喷丸对齿轮疲劳寿命的影响为验证喷丸工艺对渗碳齿轮疲劳寿命的影响，将渗碳齿轮按前述喷丸工艺进行处理后装入某变速器总成，按QC／T568—1999《汽车机械式变速器台架试验方法》进行疲劳寿命试验，试验采用闭式总成齿轮试样τb与表面硬度比值渗碳后喷丸0．46A1．620．55A1．580．60A1．56渗碳1．8157——2009年第1期汽车技术试验台和机械加载装置，利用扭矩转速测量仪对试验过程进行监视。
试验结果按QC ／T29603—92《汽车机械式变速器总成技术条件》进行评价。
试验所用4台变速器全部通过10个循环，试验结束后将4台变速器进行解体，拆下各挡齿轮，观察齿面损伤情况，结果如图1所示。
由图1a 可见，喷丸后的齿轮工作齿面磨出亮痕，显示齿轮未发生磨损及裂纹等疲劳损伤；由图1b 可见，未喷丸齿轮的工作齿面出现了不同程度的磨损和裂纹，显示齿面已开始发生疲劳损伤。
（a ）喷丸齿轮（b ）未喷丸齿轮图1齿轮齿面疲劳损伤照片通过疲劳寿命试验可知，齿轮渗碳后再按最佳工艺进行强化喷丸后，可提高齿轮表面的疲劳强度。
4结束语强化喷丸引入的冷作硬化可使渗碳齿轮表面硬度明显提高；强化喷丸引入的高残余压应力又可使渗碳齿轮次表层以下所受的最大切应力τma x 显著减小，从而使裂纹形成与扩展动力参数（τmax 与表面硬度的比值）减小，导致裂纹扩展方式改变，从而延缓齿轮表面接触疲劳裂纹形成与扩展过程，提高齿轮的使用寿命。
参考文献1肖宏滨．强力喷丸对接触疲劳性能的影响机理．农业机械学报,1997,28（4）：112～116．2周尚臣,钟国欣,吴辉．渗碳齿轮的接触疲劳与渗碳层深度．一重技术,2002（4）：36～38．（责任编辑文楫）修改稿收到日期为2008年9月22日。
点蚀汽车覆盖件冲压工艺性的研究与应用陆怀民1窦美霞1张清淼2（1．东北林业大学；2．北京天济星河科技有限公司）【摘要】针对汽车覆盖件的冲压工艺性进行了分析，提出了汽车覆盖件设计与冲压工艺设计的协同设计方法。
以某轻型载货汽车单排座、双排座车身侧围件为例，从冲压工艺方面对侧围件进行合理分块和结构设计，使其适应了冲压工艺的套冲拉延要求。
单排座侧围件模具开发预算表明，应用套冲工艺后的模具数量比应用前减少19套，可节约资金约445万元。
主题词：汽车覆盖件冲压工艺套冲工艺中图分类号：U466文献标识码：B文章编号：1000－3703（2009）01－0058－04Research and Application of Automobile Panels Stamping TechniqueLu Huaimin 1,Dou Meixia 1,Zhang Qingmiao 2（1．Northeast Forestry University ；2．Beijing Tianqi Xinghe Technology Co．,Ltd．）【Abstract 】The stamping technique of automobile panels is analyzed,and a collaborative design method ofautomobile panels design and stamping technique design is put forward in this paper．The body side panels of a single cab and a double cab light－duty truck are taken as example and appropriate segmentation and structure design of the side panel parts are conducted from the perspective of stamping technique,which enable it satisfy the punching drawing requirements of stamping technique．The development budget of the single cab body side panel ’s tooling shows that the numbers of tooling needed after applying punching technique decreased 19sets,which can save cost 4．45million Yuan．Key words ：Automobile,Panels,Stamping technique,Punching technique1前言汽车覆盖件（以下称覆盖件）是车身的基本组成部分，如果覆盖件的冲压工艺性设计不合理，将直接影响模具结构的复杂程度和模具的加工工艺性，给冲压模具的设计、制造、加工及覆盖件的生产和装配带来困难。