矿用汽车齿轮喷丸强化工艺的研究与应用

们 曾经走过 的弯路 的 目的 ， 以求共 进 。
的厚度 通常 处 于 ０ ． １ ～０ ． ５ ｍｍ 之 间 ） 。这一 影 响 延
１ 齿 轮 喷 丸 强 化 的基 本 概 念 及 原 理
１ ． １ 齿轮 喷 丸强化 的基 本概 念
伸 到 齿轮材 料 的表 层 ， 在 表 层 下产 生较 高 的残 余 压 应力 、 加工 硬 化 和形 变 组 织 细 化 等 有 利 的 变 化 ， 抵 消不 良的拉应 力 ， 该 残 余 压 应 力 延 缓 了疲 劳 断 裂 的
变层 。
织发生有利 的变化 ， 并引入残余 压应力场 ， 达到提 高齿 轮疲 劳 强 度 和 提 高 使 用 寿 命 的一 项 表 面 冷 处
理 强化技 术 。
应变 层 内 发 生 两 种 变 化 ： 组织结构 （ 位 错 密 度
喷丸强化也称之为强化喷丸或受控喷丸 。
１ ． ２ 齿 轮喷 丸 强化 的重点 部位
关 健词 ： 什 么是真 正 的喷 丸强化 工艺 参数 注 意事项 质量控 制 实 际效 果
我单 位 长期 以来 按美 国 ＴＥ Ｒ Ｅ Ｘ： Ｔ Ｒ５ ０ 、 ＴＲ６ ０ 、 ＴＲ１ ０ ０矿用 汽 车 传 动 齿 轮 的 原 版 图纸 进 行 生 产 。 原 版 图 中对 齿轮 提 出 了严 格 的喷 丸 强 化要 求 ， 为 了 满 足原 版 图 中的 技术 要 求 ， 达 到 美 国 的 ＭＩ Ｌ － Ｓ － １ ３ １ ６ ５ Ｂ有关 标 准 的规 定 ， 我 们 先后 对 国 内 、 外 有 关 喷 丸强 化 的 技 术 资 料 和 有 关 标 准 进 行 了系 统 的 学
种 磨齿 工艺 ， 齿轮 喷 丸 强 化 的重 点 是 对 齿 根部 位 的
强化 ； Hale Waihona Puke Baidu
２ ） 经表 面 淬 火或 辉 光 离 子 氮 化 后 不 需 磨 齿 的 齿轮 ， 齿 轮 喷 丸 强 化 的 重 点 仍 是 对 齿 根 部 位 的
强化 。
１ ． ３ 齿轮 喷丸 强化 的原 理 齿 轮 喷丸强 化 是 一种 受 控 的喷 丸 技术 ， 是 将 高 速 的弹丸 流 连 续 不 断 撞 击 齿 面 、 齿根部位 ， 使 齿 轮 在 弹 丸流 的撞击 作 用 下发 生 塑 性 变 形 （ 塑 性 变 形 层
习、 消化、 吸收 和深 入 的研 究 ， 现将 这方 面 的心 得 和 体 会 整理成 文 ， 并 将 此 文 奉 献 给 国 内 的 同行 ， 以 达 到在借 鉴我 们 的经 验 和 教训 的 同时 ， 不 走 和 少 走 我
１ ） 在渗 碳淬 火后 需 磨 齿 的齿 轮 ， 不 论 采用 哪一
及形态 、 亚晶粒尺寸、 相转变等） 的变化和残余应力
的变化 。合 理地控 制 应 变 层 内的这 些 变 化 ， 可 以改 善 零件 的表 面完整 性 ， 从 而可 以提 高 零 件在 室温 下 和 某些零 件 在 高 温 条 件 下 的疲 劳 断 裂 抗 力 和 应 力
腐 蚀开 裂抗 力 。
正 的喷 丸强化 中应 注 意的事 项 。 希 望 国内 同行 通过 对 本 文 的学 习和 了解 ， 可 以不 走 和 少 走 我 们 走 过 的弯 路 ， 从 实 践 中获 益 。
文 中虽 以矿用 汽 车重 载硬齿 面齿 轮 为例 ， 但推 而广 之 可适用 于任 何重 载硬 齿 面齿轮 的喷 丸强 化 。
★ 工 艺 技 术★
矿 用 汽 车 齿 轮 喷 丸 强 化 工 艺 的 研 究 与 应 用
河北 汇工机械设备 有 限公 司 杨钟 胜
【 摘 要】结合 国外 齿轮 喷丸 强化 的有 关标 准 和技术 要求 ， 对 矿用 汽车 重载 硬齿 面齿 轮 的喷丸 强 化工 艺进 行 了系统 的研 究 ， 充分说 明了齿 轮喷 丸强 化 是提 高 齿轮 疲 劳 强度 和 使 用 寿命 最 为 有效 的 手段 ， 同时进一 步 阐 明 ： 什 么是真 正 的喷 丸 强 化 ； 真 正 的喷 丸 强化 又 会 产 生 怎 样 的实 际效 果 ； 在 真
射角度 、 喷射距离 、 喷射 时间、 喷丸强度等 。其 中任
何一个参 数 的变化都会不 同程度地影 响喷丸强度 和 覆盖 率 ， 从 而 影 响 喷 丸 强化 的效 果 。测评 喷 丸强 化 质量 有 两个基 本 参 数 ： 即 喷 丸强 度 和覆 盖 率 。覆
２ ． １ 喷 丸 强度 的 测量 和 Ａ Ｌ ＭＥ Ｎ 试 片 及 图纸 上 标
注 方法
弹 丸种 类 、 弹丸直径 、 弹丸速 度、 弹丸流 量、 喷
２ 。 １ ． １ 喷丸强度的基本概念和测量方法
１ ） 阿尔 门 （ ＡＬ ＭＥ Ｎ） 弧 高值 测 定 法 。 目前 国 内
外应 用 最 广 的方 法是 采 用 美 国 Ｓ ＡＥ ４ ４ ２ Ａ 和
因传递扭 矩而使齿 根部位受 到很 大 的交变 弯 曲应力 ， 特 别 是 齿 根 处 要 有 足 够 的 强 度 。因 此 ， 齿
轮 喷丸 强化 的重 点部 位 ：
２ ・ 矿 用
・
汽
车
２ ０ １ ３年 第 ２ 期
★ 工 艺 技 术 ★
２ 齿轮喷丸强化 的工艺参数
影 响 喷丸强 化 效果 的工 艺参 数 ：
形成 ， 有效 地 提 高 了 齿 轮 的 抗 弯 曲疲 劳 强 度 ， 延 长 了齿 轮 的使 用 寿命 。 材料 表 面 层 内 的形 变 具 有 塑 性 循 环 变 形 的 特
喷丸 强化 工 艺 是 利 用 高 速 喷 射 的 弹 丸 流 连 续
不 断地撞 击齿 面 的过 程 ， 如 同无 数 小 锤对 齿 面进 行 锤击 ， 使齿 面产 生 非 均 匀 性 的 塑 性 变 形 ， 使 齿 面 产
生一 定厚 度 的冷作 硬 化 层 ， 这 一 硬 化 层 即齿 面 的强
化层 ， 由此导 致工件 表 层 （ 含次 表 层 ） 材 料 的显 微 组
性 。循环 应 变 的 结 果 使 材 料 的 表 面 形 成 “ 循 环 硬
化” 层或 “ 循环 软化” 层， 统称循 环应变层 ， 简 称 应