Dişli işlemede güçlü kumlama işlemi
Güçlü vuruşlu çekiçlemenin rolü
Dişli dişlerinin eğilme yorulma mukavemetini ve temas yorgunluğu mukavemetini iyileştirmenin önemli bir yöntemi, dişlinin tutukluk önleme kabiliyetini iyileştirmenin ve dişli ömrünü uzatmanın önemli bir yoludur.
Çalışma prensibi
Güçlü bilyeli dövme işlemi, esas olarak, oda sıcaklığında püskürtülecek iş parçasının yüzeyine vurmak için küçük çelik bilyelerin yüksek hızda püskürtülmesini kullanır, bu da iş parçasının yüzey malzemesinin elastoplastik deformasyonuna neden olur ve daha yüksek bir artık basınç gerilimi sunar, böylece iş parçasının yüzey mukavemeti ve yorulma mukavemeti. Bilye ile çekiçleme, parçanın yüzeyini elastik olarak deforme eder, ancak aynı zamanda çok sayıda ikiz ve çıkık üretir, böylece malzemenin yüzeyi işlenir ve güçlendirilir. Şekil 1'de gösterildiği gibi:
Şekil 1-a Kumlama sonrası parçanın yüzeyi Şekil 1-b Parçanın kumlama yapılmayan yüzeyi
Bilye ile çekiçlemenin yüzey morfolojisi ve performansı üzerindeki etkisi, esas olarak parçaların yüzey sertliğini, yüzey pürüzlülüğünü, gerilme korozyon direncini ve yorulma ömrünü değiştirmede kendini gösterir. Parçanın malzeme yüzeyi çelik bilyenin etkisi altında döngüsel plastik deformasyona uğrar. Malzemenin niteliğine ve durumuna göre, kumlama sonrası malzemenin yüzeyinde şu değişiklikler olacaktır: sertlik değişimi, organizasyonel yapı değişikliği, faz geçişi, yüzey artık gerilme alanı oluşumu, yüzey pürüzlülüğü değişimi vb.
Shot çekiçleme gücünü ölçme yöntemi
Bir metal parçası bir çelik bilyeyle vurulduğunda bükülür. Doygunluk ve shot peening gücü, shot peening işleminde iki önemli kavramdır. Doymuş durum, püskürtülen alanın mekanik özelliklerini değiştirmeden püskürtmenin aynı koşullar altında devam ettiği durumu ifade eder. Sözde bilyeli çekiçleme kuvveti, belirli bir spesifikasyona sahip bir metal levhayı (yani bir test parçası), belirli bir süre içinde doymuş durumun kuvvetine ve test parçasının ark yüksekliğine ulaşmak için vurularak önceden yapılmış yapmaktır. patlatmayı ölçmek için kullanılır. Güç derecesi.
Şu anda, en yaygın olarak kullanılan Amerikan Araç Mühendisliği Topluluğu bilyeli dövme standardı, Alman yay yüksekliği yönteminin önerdiği bilyeli çekiçleme testi yöntemini benimsemektedir. Bu yöntem GM Company'den JO Almen (Almen) tarafından önerilmiş ve SAEJ442a tarafından geliştirilmiştir ve SAE443 standardında belirtilen ölçüm yönteminin ana noktası, bilyeli çekiçleme etkisini yansıtmak için belirli bir özellikte yay çeliği test parçasının kullanılmasıdır. kumlamadan sonra şekil değişikliğinin algılanması. İnce bir plaka test parçası üzerinde tek taraflı bilyeli çekiçleme yapıldığında, yüzey tabakası, atış hareketi altında gerilme deformasyonuna maruz kalır, bu nedenle ince plaka, püskürtme yüzeyine doğru küresel olarak kıvrılır. Genellikle, küresel yüzeyin yay yüksekliği değeri belirli bir açıklık mesafesinde ölçülür ve bilyeli çekiçlemenin yoğunluğunu ölçmek için kullanılır. Ark yüksekliği değeri, Almen test parçasının püskürtme işleminden sonra özel bir fikstür üzerine sabitlenmesi ve ardından test parçasının çıkarılması ve ardından tek taraflı bilyeli çekiçleme ile üretilen test parçasının gerilme deformasyonunun ölçülmesi için Almen mastarı kullanılarak belirlenir. (Yani yay yüksekliği değeri). Test parçası ile ölçülen ark yüksekliği 0.35 mm ise 0.35A olarak kaydedilir.
Bilye çekiçleme mukavemetinin bir başka inceleme yöntemi, artık gerilim incelemesidir, yani, güçlü bilyeli çekiçlemeden sonra iş parçasının artık gerilim incelemesidir. Spesifik inceleme yöntemi X ışını kırınımıdır. ABD SAE J784a standardında aşağıdaki yöntem tavsiye edilmektedir: X-ışınlarının gelen ve kırılan ışınları dişlinin diş köküne paralel olmalıdır, silindirik düz dişli ve silindirik sarmal dişli üzerindeki ölçüm pozisyonu merkezde olmalıdır. diş kökünün genişliği ve ışınlama alanı diş üzerinde yoğunlaştırılmalıdır. Kök radyusunun merkezi, diş kökü radyus yüzeyinin derinliğinin belirtilen ölçüm noktasının yanlamasına uzanamaz. Işınlama alanının boyutu, kirişin yönlendirilmesi ve diş-kök yüzeyinin uygun şekilde kapatılmasıyla kontrol edilebilir; Muayene için seçilen her dişlide, değerlendirme için en az iki diş seçilmeli ve iki diş arasındaki aralık 180 ° olmalıdır. Dişin etkin diş profili korunmuşsa ve taşlanmamışsa, yüzey altındaki artık gerilmeyi ölçmek için kullanılan dişli kök zemininin zarar görmediği ve üretim için kullanılabileceği düşünülebilir.
Parçaların yorulma direncini artırmada bilyeli çekiçlemenin etkisi
Yüzey soğuk deformasyonu ile malzeme yüzey güçlendirmesinin özü, soğuk deformasyonun malzemenin yüzey yapısında değişikliklere, artık basınç gerilmesinin ortaya çıkmasına ve yüzey morfolojisinde değişikliklere neden olmasıdır.
Shot peening, malzemenin yüzey özelliklerini iyileştirir
Bilye çekiçlemeyi güçlendirme sürecinde, küçük küresel çelik bilye püskürtülen iş parçasının yüzeyine yüksek hızda çarptığında, iş parçasının yüzey malzemesi elastik ve plastik olarak deforme olacaktır. Çarpma bölgesi, plastik deformasyon nedeniyle bir krater oluşturacaktır. Darbe, kraterin yakınındaki yüzey malzemesinin bir çap geliştirmesine neden olacaktır. Uzatmak. Püskürtülecek iş parçasının yüzeyine gittikçe daha fazla çelik bilye çarptığında, iş parçası yüzeyinin gittikçe daha fazla kısmı, yüksek hızlı hareket eden çelik bilyelerin kinetik enerjisini emer ve plastik reoloji üretir, bu da parçanın radyal uzamasına neden olur. plastik değişiklikler nedeniyle yüzey malzemesi. Alan büyür ve büyür ve plastik olarak deforme olmuş yüzeyler kademeli olarak parçalara bağlanır, böylece iş parçasının yüzeyinde muntazam bir plastik deformasyon tabakası yavaş yavaş oluşur. Plastik deformasyon tabakası oluşturulduktan sonra, sürekli kumlama, plastik deformasyon tabakasını sürekli uzama nedeniyle giderek daha ince hale getirecektir. Aynı zamanda, plastik deformasyon tabakasının radyal uzantısı, bitişik alan tarafından sınırlanacak ve üst üste binen parçanın tahrip olmasına neden olacaktır. Sürekli atış çekiçleme ve soyma. Bu nedenle, atış dövme zamanı sıkı bir şekilde kontrol edilmelidir.
Shot Peening'in Semente Dişli Yüzeyinin Artık Gerilmesi Üzerindeki Etkisi
Al-Obaid vd.'nin bakış açısına göre iş parçasının yüzeyinde bilyeli dövme ile artık gerilmenin oluşmasının nedeni ile ilgili olarak: Yüksek hızlı çelik bilye numunenin yüzeyine çarptığında plastik deformasyon meydana gelir. çarpma alanı ve bir krater kaldı. Daha fazla çelik atış olduğunda Numunenin yüzeyine çarptığında, numunenin yüzeyinde muntazam bir plastik deformasyon tabakası oluşacaktır. Plastik deformasyon tabakasının hacim genleşmesi, plastik olmayan şekilde deforme olmuş komşu alandan kısıtlanacağından, tüm plastik deformasyon tabakası sıkıştırma gerilimine maruz kalır.
Kalan basınç gerilimi ve dağılımı, dişlinin yorulma ömrü üzerinde büyük bir etkiye sahip olduğundan, bilyeli çekiçleme işleminin artıları ve eksileri, artık gerilimi ve dağılımını doğrudan etkileyecektir. Bu nedenle, püskürtülen parçaların yüzeyindeki artık gerilmenin doğru belirlenmesi, bilyeli çekiçleme işleminin artılarını ve eksilerini değerlendirmek için etkili bir yöntemdir.
Kumlama işleminin parçaların yüzey pürüzlülüğüne etkisi
Bilye çekiçlemenin güçlendirilmesi, parçanın püskürtülen yüzeyinde plastik deformasyona neden olacak ve parçanın yüzey pürüzlülüğünü değiştirecektir. Yüzey pürüzlülüğü, mikroskobik eşitsizlik olarak da adlandırılan bir tür mikroskobik geometrik şekil hatasıdır. Yüzey pürüzlülüğü, yüzey dalgalanması ve şekil hatası ile aynıdır. Parçanın geometrik şekil hatasına aittir. Yüzey pürüzlülüğünün makine parçalarının performansı üzerinde önemli bir etkisi vardır. Kumlama işleminin malzemenin yüzey pürüzlülüğüne etkisi genellikle Ra0.6-20mm aralığındadır. Proses parametrelerini değiştirmeden, malzemenin orijinal yüzey pürüzlülüğü ne kadar yüksekse, kumlamadan sonra Ra değeri o kadar büyük olur. Üretim uygulaması, normal şartlar altında, püskürtme öncesi yüzey pürüzlülüğünün 6,3 mm'nin altında olması durumunda, bilyeli çekiçlemenin orijinal yüzey pürüzlülüğünü artırabileceğini veya koruyabileceğini kanıtlamıştır. Orijinal yüzey pürüzlülüğü 6,3 mm'nin üzerinde ise, bilyeli çekiçlemeden sonra yüzey pürüzlülüğü azalacaktır. Üretim pratiğinde, daha ideal bir kumlama yüzeyi elde etmek için aşağıdaki yönlerden başlamalıyız: daha iyi bir orijinal yüzey sağlamak, Ra değeri 6,3 mm'nin altında olmalıdır; makul bir çelik bilye çapı ve atış basıncı seçin; Çapı çelik bilye bilye ile dövüldükten sonra, daha iyi bir yüzey pürüzlülüğü elde etmek için düşük basınçta (bilye çekiçleme mukavemeti değeri değiştirilemez) daha küçük bir çelik bilye ile bir kez kaplanır.
Kumlama işleminden sonra parçaların yüzeyleri hafifçe cilalanmalı, cilalama sırasında yüzeydeki talaş miktarı kontrol edilmelidir. Bu şekilde bilyeli çekiçlemenin güçlendirici etkisi zarar görmez ve yüzey pürüzlülüğü iyileştirilebilir. Elbette bu çok faktörlü bir sorundur, hangi yöntem benimsenmiş olursa olsun, diğer faktörlerin etkisi aynı zamanda dikkate alınmalıdır.
Proses parametrelerinin kumlama etkisi üzerindeki etkisi
Kumlama kalitesini etkileyen ana faktörler şunlardır: atış malzemesi, atış çapı, atış hızı, atış akış hızı, atış açısı, atış mesafesi, atış süresi, kapsama oranı vb. Bu parametrelerden herhangi birinin değişimi etkileyecektir. farklı derecelerde atış çekiçlemenin etkisi.
Çelik bilye malzemesinin, sertliğinin, boyutunun ve partikül boyutunun bilye çekiçleme etkisi üzerindeki etkisi
Dökme demir bilyeler ve çelik döküm bilyeler genellikle sertleştirilmiş dişlilerin kumlama işleminde kullanılır. Dökme demir bilyenin dezavantajı, düşük tokluğudur. Kumlama sırasında kırılması kolaydır ve çok fazla aşınmaya sahiptir. Kırık çelik bilye zaman içinde ayrılmalıdır, aksi takdirde bu, bilyenin yüzey kalitesini etkileyecektir. Bununla birlikte, dökme demir bilyelerin avantajları düşük fiyat ve yüksek sertliktir, bu da püskürtülen yüzeyde yüksek artık basınç gerilmesine neden olabilir. Dökme demir bilye ile karşılaştırıldığında, dökme çelik bilye, kırılmasının kolay olmaması ve püskürtülen yüzeyin geometrisine faydalı olması avantajına sahiptir. Bununla birlikte, dökme çelik bilye sertliği, dökme demir bilyeinkinden daha düşüktür. Diğer koşullar altında, püskürtülen yüzeyin artık sıkıştırma gerilimi, dökme demir bilyeden daha düşüktür.
Püskürtülecek iş parçası için çelik bilyenin kalitesi ve çelik bilyenin hızı bilye çekiçleme etkisinin kararlılığını belirler. Bunlar arasında, çelik bilye kalitesinin bilye çekiçlemenin etkisi üzerinde büyük etkisi vardır. Genel kural şudur: çelik bilyenin çapı küçüktür, iş parçasının yüzeyindeki artık gerilim daha yüksektir, ancak güçlendirme tabakası sığdır; çelik bilyenin çapı büyüktür, iş parçasının yüzeyindeki artık gerilim daha düşüktür, ancak güçlendirme tabakası Daha Derindir; çelik bilye sertliği yüksektir, bilye çekiçleme mukavemeti de yüksektir; çelik bilye çapı artar, bilye çekiçleme mukavemeti de artar; çelik bilye hızı artar, bilye çekiçleme mukavemeti, yüzey basınç gerilmesi ve güçlendirici tabaka derinliği artar.
Püskürtme parametrelerinin makul seçimi ve kontrolü, iyi vuruşlu çekiçleme efektleri sağlayabilir. Normal şartlar altında, çelik bilyenin çapı püskürtülen parçalardan etkilenir. Genel olarak, çelik bilyenin çapı, dişli geçiş alanının iç köşe çapının yarısından büyük olmamalıdır. Dişlinin yuvarlak köşelerine çok büyük çelik bilyeler püskürtülemez. Yüzey pürüzlülüğü gerektiğinde, mümkün olduğunca daha küçük çelik bilyeler kullanılmalıdır. Kapsama gereksinimlerini karşılamak için, çelik bilyenin boyutu arttıkça bilye dövme süresi hızla artacaktır ve küçük çelik bilyeler, kapsama gereksinimlerini hızla karşılayabilir. Bu nedenle çelik bilye çapı çok büyük olmamalıdır. Fiili duruma göre firmamız .60.6mm ve φ0.8mm çaplarında çelik bilyalar seçmekte ve elde edilen etki idealdir.
Aynı zamanda çelik bilye malzemesi de oldukça önemlidir. Ulusal standartlar, çelik bilyenin metalografik yapısı, kimyasal bileşimi, minimum yoğunluğu ve sertlik sapma aralığı hakkında halihazırda katı spesifikasyonlar vermiştir. Nitelikli malzemelerin çelik bilyelerinin kalitesi, düzgün küresel şekil ve boyut ve yeterli çelik bilye sağlamak için sıkı bir şekilde kontrol edilmelidir. Çelik bilye miktarındaki azalma, karşılık gelen bilye çekiçleme mukavemetini azaltacaktır. Bu nedenle çelik bilye belli aralıklarla kontrol edilmeli, vasıfsız çelik bilyeler zamanında kaldırılmalı ve belli bir miktar çelik bilye değiştirilerek arttırılmalıdır. Aksi takdirde, deforme olmuş çelik bilyenin kenarları ve köşeleri püskürtülen parçaların yüzeyinde mikro çatlaklara ve yorulma kaynaklarına neden olabilir. Genel olarak, nitelikli çelik bilye sayısı% 80'den az olmamalıdır. Nitelikli çelik atışların içeriği genellikle farklı özelliklere sahip ekranlarla kontrol edilir.
Çelik bilyenin sertliği, iş parçası malzemesinin sertliğini dikkate almalıdır. Çelik bilye sertliği dişli malzemesinin sertliğine çok yakın olduğunda, maksimum basınç gerilmesi ve sıkıştırma derinliği çelik bilye sertliğinden etkilenmeyecektir. Bu nedenle, bir çelik bilye seçerken, çelik bilyenin sertliği dişli bilyeyle dövülmüş yüzeyin sertliğinden daha büyük veya ona eşit olmalıdır. Semente dişliler için, tatmin edici bir basınç gerilimi etkisi elde etmek için 55-65HRC sertliğe sahip çelik bilyeler kullanmak en iyisidir.
Çelik bilye akış hızı, hız ve enjeksiyon açısının bilye çekiçleme etkisi üzerindeki etkisi
Atma kafası doğrudan değişken frekanslı bir motor tarafından çalıştırılır ve fırlatma kafasının hızı, motorun frekansı değiştirilerek değiştirilebilir. Merkezkaç kuvvetinin etkisi altında çelik bilye, pervane şaftı üzerindeki delikten kanala taşar ve ardından yüksek devirli dönen bıçak tarafından sabit bir açıyla fırlatılır. Çarkın hızı, çelik bilyenin başlangıç hızını belirler. Motorun maksimum hızı 3000r / dak.
Patlatma kafası döndükçe, çelik bilyeler sürekli olarak dışarı atılacaktır, bu nedenle patlatma kafasının pervane şaftına giren çelik bilyenin akışı, püskürtme kafasının yeterli miktarda çelik bilye beslemesine sahip olmasını sağlamalıdır; kumlama makinesi' çelik bilye kurtarma sistemi, Daha da önemlisi, atış kontrol vanasından geçen çelik bilyelerin akışını ayarlamak için atış kontrol vanasının açıklık boyutu ayarlanarak ortamdaki çelik bilye stoğu ayarlanır. fırlatma kafasına. Kumlama makinesi' un çelik bilyesinin giriş hacmi ayarlandıktan sonra sabitlenir. Normal kullanımda, çelik bilye akış hızının değişimi, püskürtme kafasının dönme hızı ayarlanarak elde edilir, yani çelik bilyenin giriş hacmi değişmeden kaldığında artar. Pervane dönerse, birim zamandaki çelik atış debisi daha büyüktür ve bunun tersi de geçerlidir. Kumlama makinesinde, çelik bilyenin akış oranını görüntülemek için her bir püskürtme kafasına bağlı bir ampermetre vardır. Bilye çekme kalitesi teknik gereksinimleri karşılamadığında, motor frekansının ayarlanması gerekir. Ayar, ampermetrede görüntülenen okumalar aracılığıyla ayar derecesini belirlemektir. Ampermetrenin okuma aralığı 0-30A'dır.
sonuç olarak
Püskürtme işleminde, malzeme yüzeyi, iki etkiye neden olacak bir deformasyonla sertleştirilmiş katman oluşturmak için çelik bilyenin şiddetli etkisine maruz bırakılır:
Birincisi, yapı alt kristal incelmesine, dislokasyon yoğunluğunun artmasına ve kafes distorsiyonunun artmasına neden olur;
İkincisi, yüksek makroskopik rezidüel sıkıştırma gerilmesidir.
Ayrıca çelik bilyenin etkisiyle yüzey pürüzlülüğü artar, bu da kesim sırasında üretilen keskin takım izlerinin düzgün olma eğiliminde olmasını sağlar. Bu değişiklikler, malzemenin yorulma direncini ve gerilme korozyon direncini önemli ölçüde artıracak ve böylece dişlinin ömrünü önemli ölçüde artıracaktır.
