بخش های زیادی ازچرخ دنده های جدید کاهنده انرژیوچرخ دنده های خودروپروژه نیاز به شات پینینگ پس از آسیاب دنده دارد که کیفیت سطح دندان را بدتر می کند و حتی عملکرد NVH سیستم را تحت تاثیر قرار می دهد. این مقاله به بررسی زبری سطح دندان در شرایط مختلف فرآیند شات پینینگ و بخش‌های مختلف قبل و بعد از شات پینینگ می‌پردازد. نتایج نشان می‌دهد که شات پینینگ زبری سطح دندان را افزایش می‌دهد که تحت تأثیر ویژگی‌های قطعات، پارامترهای فرآیند شات پینینگ و سایر عوامل است. تحت شرایط فرآیند تولید دسته ای موجود، حداکثر زبری سطح دندان پس از شات پینینگ 3.1 برابر قبل از شات پینینگ است. تأثیر زبری سطح دندان بر عملکرد NVH مورد بحث قرار می‌گیرد و اقداماتی برای بهبود زبری پس از شات پینینگ پیشنهاد می‌شود.

با توجه به پیشینه فوق، این مقاله از سه جنبه زیر بحث می کند:

تأثیر پارامترهای فرآیند شات پینینگ بر زبری سطح دندان.

درجه تقویت شات پینینگ روی زبری سطح دندان تحت شرایط فرآیند تولید دسته ای موجود؛

تأثیر افزایش زبری سطح دندان بر عملکرد NVH و اقداماتی برای بهبود زبری پس از شات پینینگ.

شات پینینگ به فرآیندی اطلاق می شود که در آن پرتابه های کوچک متعدد با سختی بالا و حرکت با سرعت بالا به سطح قطعات برخورد می کنند. تحت ضربه پر سرعت پرتابه، سطح قطعه حفره‌هایی ایجاد می‌کند و تغییر شکل پلاستیک رخ می‌دهد. سازمان های اطراف گودال ها در برابر این تغییر شکل مقاومت کرده و تنش فشاری پسماند ایجاد می کنند. همپوشانی گودال های متعدد یک لایه تنش فشاری پسماند یکنواخت را بر روی سطح قطعه تشکیل می دهد و در نتیجه استحکام خستگی قطعه را بهبود می بخشد. با توجه به نحوه به دست آوردن سرعت بالا توسط شات، شات پینینگ به طور کلی به شات پینینگ با هوای فشرده و شات پین گریز از مرکز تقسیم می شود، همانطور که در شکل 1 نشان داده شده است.

شات هوای فشرده، هوای فشرده را به عنوان نیرویی برای پاشیدن شلیک از تفنگ می گیرد. انفجار شات سانتریفیوژ از یک موتور برای به حرکت درآوردن پروانه استفاده می کند تا با سرعت بالایی بچرخد تا شلیک کند. پارامترهای کلیدی فرآیند لایه برداری شات شامل استحکام اشباع، پوشش و ویژگی های محیط لایه برداری شات (مواد، اندازه، شکل، سختی) است. استحکام اشباع پارامتری برای مشخص کردن قدرت شات است که با ارتفاع قوس بیان می شود (یعنی درجه خمش قطعه آزمایش آلمن پس از ضربه زدن). نرخ پوشش به نسبت مساحت تحت پوشش گودال پس از شات پین به کل مساحت ناحیه شات زنی اشاره دارد. رسانه های پرکاربرد شات پینینگ شامل شات برش سیم فولادی، شات فولادی ریخته گری، شات سرامیکی، شات شیشه ای و غیره می باشد. الزامات فرآیند کلی برای قطعات شفت دنده انتقال در جدول 1 نشان داده شده است.

بخش آزمایشی چرخ دنده شفت میانی 1/6 یک پروژه هیبریدی است. ساختار چرخ دنده در شکل 2 نشان داده شده است. پس از سنگ زنی، ریزساختار سطح دندان درجه 2 است، سختی سطح 710HV30 است، و عمق لایه سخت کننده موثر 0.65 میلی متر است، که همگی مطابق با الزامات فنی هستند. زبری سطح دندان قبل از شات پینینگ در جدول 3 و دقت نیمرخ دندان در جدول 4 نشان داده شده است. مشاهده می شود که زبری سطح دندان قبل از شات پینینگ خوب است و منحنی پروفیل دندان صاف است.

طرح تست و پارامترهای تست

در این آزمایش از دستگاه شات هوای فشرده استفاده می شود. با توجه به شرایط آزمایش، بررسی تاثیر خواص محیط لایه برداری شات (مواد، اندازه، سختی) غیرممکن است. بنابراین، خواص محیط شات پینینگ در آزمایش ثابت است. فقط تاثیر قدرت اشباع و پوشش بر زبری سطح دندان پس از شات پینینگ تایید می شود. جدول 2 را برای طرح آزمون ببینید. فرآیند تعیین خاص پارامترهای آزمایش به شرح زیر است: منحنی اشباع (شکل 3) را از طریق آزمون کوپن Almen برای تعیین نقطه اشباع بکشید تا فشار هوای فشرده، جریان ضربه فولادی، سرعت حرکت نازل، فاصله نازل از قطعات قفل شود. و سایر پارامترهای تجهیزات

نتیجه آزمایش

داده های زبری سطح دندان پس از شات پینینگ در جدول 3 و دقت پروفیل دندان در جدول 4 نشان داده شده است. مشاهده می شود که در شرایط چهار شات پینینگ، زبری سطح دندان افزایش می یابد و منحنی پروفیل دندان مقعر می شود. محدب بعد از شلیک گلوله. نسبت زبری پس از پاشش به زبری قبل از پاشش برای مشخص کردن بزرگنمایی زبری استفاده می شود (جدول 3). مشاهده می شود که بزرگنمایی زبری در چهار شرایط فرآیند متفاوت است.

ردیابی دسته ای بزرگنمایی زبری سطح دندان توسط شات پینینگ

نتایج آزمایش در بخش 3 نشان می دهد که زبری سطح دندان پس از شات پینینگ با فرآیندهای مختلف به درجات مختلفی افزایش می یابد. به منظور درک کامل تقویت شات پینینگ بر روی زبری سطح دندان و افزایش تعداد نمونه ها، 5 مورد، 5 نوع و در مجموع 44 قسمت برای ردیابی زبری قبل و بعد از شات پینینگ در شرایط شات تولید ناپیوسته انتخاب شدند. فرآیند نفخ جدول 5 را برای اطلاعات فیزیکی و شیمیایی و اطلاعات فرآیند شات پینینگ قطعات ردیابی شده پس از سنگ زنی چرخ دنده ببینید. داده های زبری و بزرگنمایی سطوح دندان جلو و عقب قبل از شات پینینگ در شکل 4 نشان داده شده است. زبری افزایش می‌یابد و محدوده توزیع Rz2.3 μm-Rz6.7 μm است؛ حداکثر زبری را می‌توان تا 3.1 برابر قبل از ضربه زدن تقویت کرد.

عوامل موثر بر زبری سطح دندان پس از شات پینینگ

از اصل شات پینینگ می توان دریافت که سختی بالا و سرعت متحرک شات بالا حفره های بیشماری را روی سطح قطعه ایجاد می کند که منبع تنش فشاری پسماند است. در عین حال، این گودال ها ناهمواری سطح را افزایش می دهند. مشخصات قطعات قبل از شات پینینگ و پارامترهای فرآیند شات پینینگ، همانطور که در جدول 6 ذکر شده است، بر زبری بعد از شات پینینگ تاثیر می گذارد. در بخش 3 این مقاله، تحت چهار شرایط فرآیند، زبری سطح دندان پس از شات پینینگ افزایش می یابد. درجات مختلف در این تست، دو متغیر، زبری قبل از شلیک و پارامترهای فرآیند (قدرت اشباع یا پوشش) وجود دارد که نمی توانند به طور دقیق رابطه بین زبری لایه برداری پس از شلیک و هر یک از عوامل تأثیرگذار را تعیین کنند. در حال حاضر، بسیاری از محققان در این مورد تحقیقاتی انجام داده‌اند و یک مدل پیش‌بینی نظری از زبری سطح پس از لایه برداری شات بر اساس شبیه‌سازی اجزای محدود ارائه کرده‌اند، که برای پیش‌بینی مقادیر زبری متناظر فرآیندهای لایه‌برداری مختلف استفاده می‌شود.

بر اساس تجربه واقعی و تحقیقات سایر محققین، می توان حالت های تاثیر عوامل مختلف را همانطور که در جدول 6 نشان داده شده است، حدس زد. مشاهده می شود که ناهمواری پس از ضربه زدن به طور جامع تحت تاثیر عوامل بسیاری قرار می گیرد که این عوامل نیز از عوامل کلیدی هستند. بر تنش فشاری پسماند تأثیر می گذارد. به منظور کاهش زبری پس از ضربه زدن به فرض اطمینان از تنش فشاری باقیمانده، تعداد زیادی آزمایش فرآیند برای بهینه سازی مداوم ترکیب پارامترها مورد نیاز است.

تأثیر زبری سطح دندان بر عملکرد NVH سیستم

قطعات دنده در سیستم انتقال دینامیک قرار دارند و زبری سطح دندان بر عملکرد NVH آنها تأثیر می گذارد. نتایج تجربی نشان می دهد که تحت بار و سرعت یکسان، هر چه زبری سطح بیشتر باشد، لرزش و نویز سیستم بیشتر می شود. هنگامی که بار و سرعت افزایش می یابد، لرزش و نویز به وضوح افزایش می یابد.

در سال های اخیر، پروژه های کاهش دهنده های انرژی جدید به سرعت افزایش یافته است و روند توسعه سرعت بالا و گشتاور زیاد را نشان می دهد. در حال حاضر، حداکثر گشتاور کاهنده انرژی جدید ما 354 نیوتن متر و حداکثر سرعت 16000r/min است که در آینده به بیش از 20000r/min افزایش خواهد یافت. تحت چنین شرایط کاری، تأثیر افزایش زبری سطح دندان بر عملکرد NVH سیستم باید در نظر گرفته شود.

اقدامات بهبود زبری سطح دندان پس از شات پینینگ

فرآیند شات پینینگ پس از سنگ زنی چرخ دنده می تواند استحکام خستگی تماسی سطح دندان دنده و قدرت خستگی خمشی ریشه دندان را بهبود بخشد. اگر به دلایل استحکام در فرآیند طراحی چرخ دنده باید از این فرآیند استفاده شود، به منظور در نظر گرفتن عملکرد NVH سیستم، زبری سطح دندانه چرخ دنده پس از شات پنینگ از جنبه های زیر قابل بهبود است:

الف پارامترهای فرآیند شات پینینگ را بهینه کنید و تقویت زبری سطح دندان را پس از شات پینینگ با فرض اطمینان از تنش فشاری باقیمانده کنترل کنید. این به آزمایش‌های فرآیندی زیادی نیاز دارد و تطبیق پذیری فرآیند قوی نیست.

ب فرآیند لایه برداری شات کامپوزیت اتخاذ می شود، یعنی پس از تکمیل شات پینینگ معمولی، شات پینینگ دیگری اضافه می شود. افزایش قدرت فرآیند پارگی شات معمولاً اندک است. نوع و اندازه مواد شات را می توان تنظیم کرد، مانند شات سرامیکی، شات شیشه ای یا شات برش سیم فولادی با اندازه کوچکتر.

ج. پس از شات پینینگ، فرآیندهایی مانند پولیش سطح دندان و هونینگ رایگان اضافه می شود.

در این مقاله، زبری سطح دندان در شرایط مختلف فرآیند شات پینینگ و بخش‌های مختلف قبل و بعد از شات پینینگ مورد بررسی قرار می‌گیرد و بر اساس ادبیات، نتایج زیر حاصل می‌شود:

◆ شات پینینگ زبری سطح دندان را افزایش می دهد، که تحت تأثیر ویژگی های قطعات قبل از شات، پارامترهای فرآیند شات پینینگ و سایر عوامل قرار می گیرد، و این عوامل همچنین عوامل کلیدی مؤثر بر تنش فشاری باقی مانده هستند.

◆ تحت شرایط فرآیند تولید دسته ای موجود، حداکثر زبری سطح دندان پس از سوراخ کردن شات 3.1 برابر قبل از شات پینینگ است.

◆ افزایش زبری سطح دندان باعث افزایش لرزش و نویز سیستم می شود. هرچه گشتاور و سرعت بیشتر باشد، افزایش ارتعاش و نویز آشکارتر است.

◆ زبری سطح دندان پس از شات پینینگ را می توان با بهینه سازی پارامترهای فرآیند شات پینینگ، شات پینینگ کامپوزیت، افزودن پولیش یا هونینگ آزاد پس از شات پینینگ و غیره بهبود بخشید. حدود 1.5 برابر