齿轮加工中的强力喷丸工艺（三）

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　　铸铁丸和铸钢丸通常用于硬齿面齿轮的喷丸。铸铁丸的缺点是韧性较低，在喷丸过程中易于破碎、耗损量大，对破碎的钢丸要及时分离，否则会影响受喷表面质量。但铸铁丸的优点是价格便宜、硬度高，可以使受喷表面产生较高的残余压应力。铸钢丸与铸铁丸相比，其优点是不易破碎，对受喷表面几何形貌有利。但铸钢丸硬度较铸铁丸低，在其他条件相同时，受喷表面的残余压应力低于铸铁丸。
5 G4 l/ I  Z; }# H" w+ q! w; M　　对于受喷工件而言，钢丸质量和钢丸速度决定了喷丸强化效果的稳定性。其中，钢丸质量对喷丸强化效果影响甚大，一般规律是：钢丸直径小，工件表面残余应力较高，但强化层较浅；钢丸直径大，工件表面残余应力较低，但强化层较深；钢丸硬度高，喷丸强度也高；钢丸直径增加，喷丸强度也增加；钢丸速度增加，喷丸强度、表面压应力和强化层深三者均增加。
　　合理的选择控制喷丸参数，才能获得良好的喷丸效果。
% b" z8 `8 I$ Q4 w9 S, d$ F　　通常情况下，钢丸的直径受到所喷零件的影响，钢丸的直径一般不应大于齿轮过渡区圆角直径的一半。过大的钢丸不能喷及齿轮圆角处。当对表面粗糙度有要求时，应尽量选用较小的钢丸。为了达到覆盖率要求所需的喷丸时间将随着钢丸尺寸的加大而迅速增加，小钢丸可以较快地达到覆盖率的要求。因此，钢丸的直径不宜选得过大，我公司根据实际情况，选用直径为φ0.6mm、φ0.8mm的钢丸，获得的效果比较理想。
' K( T% F' b  I, N5 R　　同时钢丸的材料也非常重要，国家标准中已经对钢丸的金相组织、化学成分、最小密度、硬度偏差范围给出严格的规范。合格材料的钢丸都应严格控制质量，保证球面形状尺寸均匀，保证充足的钢丸数量。钢丸量的减少，相应喷丸强度也会降低。所以必须在一定间隔时间内检查钢丸，及时去除不合格的钢丸，调换和增加一定量的钢丸。否则，畸形钢丸的棱角容易使受喷零件表面产生微裂纹而造成疲劳源。一般应保证合格钢丸的数量不少于80%。合格钢丸的含量一般选用不同规格的筛网加以控制。钢丸硬度的选择应考虑工件材料的硬度。当钢丸的硬度非常接近齿轮材料的硬度时，最大压应力与压缩深度将不受钢丸硬度的影响。因此，选择钢丸时，应使钢丸的硬度大于或等于齿轮喷丸表面的硬度。对渗碳齿轮，最好选用硬度为55～65HRC的钢丸，以得到满意的压应力效果。
　　2、钢丸的流量、速度、喷射角度对喷丸效果的影响
　　抛头是由变频电机直接驱动的，通过改变电机的频率可以改变抛头的转速。钢丸在离心力的作用下从叶轮轴上的孔溢出到叶片上，再由高速转动的叶片沿固定角度抛出，叶轮的转速决定了钢丸抛出的初速度。电机的最大转速是3000r/min。
　　由于抛头转动起来以后，钢丸会源源不断地抛出，因此进入抛头叶轮轴的钢丸流量必须能保证抛头有充足的钢丸供给，这就要求经常补充喷丸机钢丸回收系统中的钢丸存量，更重要的是通过调节丸料控制阀的开口大小来调整经过丸料控制阀进入抛头的钢丸流量。喷丸机的钢丸的输入量一经调好后就固定不变了，在正常使用中改变钢丸流量是通过调节抛头的转速来实现的，即在钢丸输入量不变的情况下提高叶轮转速，则单位时间内抛出的钢丸流量就大，反之亦然。在喷丸机上，每个抛头都有一个安培表与之相连，用来显示钢丸的流量。当喷丸质量达不到技术要求时，需调整电机频率，调整就是通过安培表显示的读数来确定调整到何种程度的。安培表的读数范围是0～30A。
　　结论
/ h+ F2 ^; I" T　　在喷丸过程中，材料表层承受钢丸的剧烈冲击产生形变硬化层，这将导致两种效果：一是组织上造成亚晶细化，位错密度增加，晶格畸变加剧；二是引入高的宏观残余压应力。此外，由于钢丸冲击使表面粗糙度有所增加，会使切削加工时产生的尖锐刀痕趋于圆滑。这些变化将明显地提高材料的疲劳抗力和应力腐蚀抗力，从而明显地提高齿轮的寿命。
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