Banyak bagian dariroda gigi pereduksi energi baruDanroda gigi otomotifproyek memerlukan shot peening setelah penggilingan roda gigi, yang akan menurunkan kualitas permukaan gigi, dan bahkan memengaruhi kinerja NVH sistem. Makalah ini mempelajari kekasaran permukaan gigi dari berbagai kondisi proses shot peening dan berbagai komponen sebelum dan sesudah shot peening. Hasilnya menunjukkan bahwa shot peening akan meningkatkan kekasaran permukaan gigi, yang dipengaruhi oleh karakteristik komponen, parameter proses shot peening, dan faktor lainnya; Di bawah kondisi proses produksi batch yang ada, kekasaran permukaan gigi maksimum setelah shot peening adalah 3,1 kali lipat dari sebelum shot peening. Pengaruh kekasaran permukaan gigi pada kinerja NVH dibahas, dan langkah-langkah untuk meningkatkan kekasaran setelah shot peening diusulkan.

Berdasarkan latar belakang di atas, makalah ini membahas dari tiga aspek berikut:

Pengaruh parameter proses shot peening terhadap kekasaran permukaan gigi;

Derajat amplifikasi shot peening pada kekasaran permukaan gigi pada kondisi proses produksi batch yang ada;

Dampak peningkatan kekasaran permukaan gigi pada kinerja NVH dan tindakan untuk meningkatkan kekasaran setelah shot peening.

Shot peening mengacu pada proses di mana sejumlah proyektil kecil dengan kekerasan tinggi dan gerakan berkecepatan tinggi menghantam permukaan komponen. Di bawah dampak kecepatan tinggi proyektil, permukaan komponen akan menghasilkan lubang dan deformasi plastik akan terjadi. Organisasi di sekitar lubang akan menahan deformasi ini dan menghasilkan tegangan tekan sisa. Tumpang tindih sejumlah lubang akan membentuk lapisan tegangan tekan sisa yang seragam pada permukaan komponen, sehingga meningkatkan kekuatan lelah komponen. Menurut cara memperoleh kecepatan tinggi dengan tembakan, shot peening secara umum dibagi menjadi shot peening udara terkompresi dan shot peening sentrifugal, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1.

Peening tembakan udara terkompresi menggunakan udara terkompresi sebagai tenaga untuk menyemprotkan tembakan dari pistol; Peledakan tembakan sentrifugal menggunakan motor untuk menggerakkan impeller agar berputar pada kecepatan tinggi untuk melemparkan tembakan. Parameter proses utama peening tembakan meliputi kekuatan jenuh, cakupan, dan sifat media peening tembakan (material, ukuran, bentuk, kekerasan). Kekuatan jenuh adalah parameter untuk mengkarakterisasi kekuatan peening tembakan, yang dinyatakan dengan tinggi busur (yaitu derajat tekukan benda uji Almen setelah peening tembakan); Tingkat cakupan mengacu pada rasio area yang ditutupi oleh lubang setelah peening tembakan terhadap total area area peening tembakan; Media peening tembakan yang umum digunakan meliputi tembakan pemotongan kawat baja, tembakan baja cor, tembakan keramik, tembakan kaca, dll. Ukuran, bentuk, dan kekerasan media peening tembakan memiliki tingkat yang berbeda. Persyaratan proses umum untuk bagian poros roda gigi transmisi ditunjukkan pada Tabel 1.

Bagian uji adalah roda gigi poros antara 1/6 dari proyek hibrida. Struktur roda gigi ditunjukkan pada Gambar 2. Setelah penggilingan, mikrostruktur permukaan gigi adalah Kelas 2, kekerasan permukaan adalah 710HV30, dan kedalaman lapisan pengerasan efektif adalah 0,65 mm, semuanya dalam persyaratan teknis. Kekasaran permukaan gigi sebelum peening tembak ditunjukkan pada Tabel 3, dan akurasi profil gigi ditunjukkan pada Tabel 4. Dapat dilihat bahwa kekasaran permukaan gigi sebelum peening tembak baik, dan kurva profil gigi halus.

Rencana pengujian dan parameter pengujian

Mesin shot peening udara terkompresi digunakan dalam pengujian. Karena kondisi pengujian, tidak mungkin untuk memverifikasi dampak properti media shot peening (material, ukuran, kekerasan). Oleh karena itu, properti media shot peening konstan dalam pengujian. Hanya dampak kekuatan saturasi dan cakupan pada kekasaran permukaan gigi setelah shot peening yang diverifikasi. Lihat Tabel 2 untuk skema pengujian. Proses penentuan khusus parameter pengujian adalah sebagai berikut: gambar kurva saturasi (Gambar 3) melalui uji kupon Almen untuk menentukan titik saturasi, sehingga dapat mengunci tekanan udara terkompresi, aliran baja shot, kecepatan gerak nosel, jarak nosel dari komponen, dan parameter peralatan lainnya.

hasil tes

Data kekasaran permukaan gigi setelah shot peening ditunjukkan pada Tabel 3, dan akurasi profil gigi ditunjukkan pada Tabel 4. Dapat dilihat bahwa pada empat kondisi shot peening, kekasaran permukaan gigi meningkat dan kurva profil gigi menjadi cekung dan cembung setelah shot peening. Rasio kekasaran setelah penyemprotan dengan kekasaran sebelum penyemprotan digunakan untuk mengkarakterisasi pembesaran kekasaran (Tabel 3). Dapat dilihat bahwa pembesaran kekasaran berbeda pada empat kondisi proses.

Pelacakan Batch Pembesaran Kekasaran Permukaan Gigi dengan Shot Peening

Hasil pengujian pada Bagian 3 menunjukkan bahwa kekasaran permukaan gigi meningkat dalam berbagai tingkat setelah shot peening dengan proses yang berbeda. Untuk sepenuhnya memahami amplifikasi shot peening pada kekasaran permukaan gigi dan meningkatkan jumlah sampel, 5 item, 5 jenis dan total 44 bagian, dipilih untuk melacak kekasaran sebelum dan sesudah shot peening dalam kondisi proses shot peening produksi batch. Lihat Tabel 5 untuk informasi fisik dan kimia dan informasi proses shot peening dari bagian yang dilacak setelah penggilingan roda gigi. Data kekasaran dan perbesaran permukaan gigi depan dan belakang sebelum shot peening ditunjukkan pada Gambar 4. Gambar 4 menunjukkan bahwa kisaran kekasaran permukaan gigi sebelum shot peening adalah Rz1,6 μ m-Rz4,3 μ m； Setelah shot peening, kekasaran meningkat, dan kisaran distribusi adalah Rz2,3 μ m-Rz6,7 μ m； Kekasaran maksimum dapat diperkuat hingga 3,1 kali sebelum shot peening.

Faktor-faktor yang mempengaruhi kekasaran permukaan gigi setelah shot peening

Hal ini dapat dilihat dari prinsip shot peening bahwa kekerasan tinggi dan gerakan shot berkecepatan tinggi meninggalkan banyak lubang pada permukaan komponen, yang merupakan sumber tegangan tekan sisa. Pada saat yang sama, lubang-lubang ini pasti akan meningkatkan kekasaran permukaan. Karakteristik komponen sebelum shot peening dan parameter proses shot peening akan memengaruhi kekasaran setelah shot peening, seperti yang tercantum dalam Tabel 6. Pada Bagian 3 dari makalah ini, di bawah empat kondisi proses, kekasaran permukaan gigi setelah shot peening meningkat ke berbagai tingkatan. Dalam pengujian ini, ada dua variabel, yaitu, kekasaran pra-shot dan parameter proses (kekuatan saturasi atau cakupan), yang tidak dapat secara akurat menentukan hubungan antara kekasaran pasca-shot peening dan setiap faktor pengaruh tunggal. Saat ini, banyak sarjana telah melakukan penelitian tentang hal ini, dan mengajukan model prediksi teoritis kekasaran permukaan setelah shot peening berdasarkan simulasi elemen hingga, yang digunakan untuk memprediksi nilai kekasaran yang sesuai dari berbagai proses shot peening.

Berdasarkan pengalaman nyata dan penelitian para ilmuwan lain, pengaruh berbagai faktor dapat dispekulasikan seperti yang ditunjukkan pada Tabel 6. Dapat dilihat bahwa kekasaran setelah shot peening secara komprehensif dipengaruhi oleh banyak faktor, yang juga merupakan faktor utama yang memengaruhi tegangan tekan sisa. Untuk mengurangi kekasaran setelah shot peening dengan alasan memastikan tegangan tekan sisa, sejumlah besar pengujian proses diperlukan untuk terus mengoptimalkan kombinasi parameter.

Pengaruh kekasaran permukaan gigi terhadap kinerja NVH sistem

Komponen roda gigi berada dalam sistem transmisi dinamis, dan kekasaran permukaan gigi akan memengaruhi kinerja NVH-nya. Hasil eksperimen menunjukkan bahwa pada beban dan kecepatan yang sama, semakin besar kekasaran permukaan, semakin besar pula getaran dan kebisingan sistem; Ketika beban dan kecepatan meningkat, getaran dan kebisingan meningkat lebih jelas.

Dalam beberapa tahun terakhir, proyek pereduksi energi baru telah meningkat pesat, dan menunjukkan tren perkembangan kecepatan tinggi dan torsi besar. Saat ini, torsi maksimum pereduksi energi baru kami adalah 354N · m, dan kecepatan maksimumnya adalah 16000r/menit, yang akan ditingkatkan menjadi lebih dari 20000r/menit di masa mendatang. Dalam kondisi kerja seperti itu, pengaruh peningkatan kekasaran permukaan gigi terhadap kinerja NVH sistem harus dipertimbangkan.

Langkah-langkah perbaikan kekasaran permukaan gigi setelah shot peening

Proses shot peening setelah penggerindaan roda gigi dapat meningkatkan kekuatan lelah kontak permukaan gigi roda gigi dan kekuatan lelah tekuk akar gigi. Jika proses ini harus digunakan karena alasan kekuatan dalam proses desain roda gigi, untuk mempertimbangkan kinerja NVH sistem, kekasaran permukaan gigi roda gigi setelah shot peening dapat ditingkatkan dari aspek-aspek berikut:

a. Mengoptimalkan parameter proses shot peening, dan mengendalikan peningkatan kekasaran permukaan gigi setelah shot peening dengan tujuan memastikan tegangan tekan residual. Hal ini memerlukan banyak pengujian proses, dan fleksibilitas proses tidak kuat.

b. Diadopsi proses shot peening komposit, yaitu setelah shot peening dengan kekuatan normal selesai, shot peening lainnya ditambahkan. Kekuatan proses shot peening yang ditingkatkan biasanya kecil. Jenis dan ukuran material shot dapat disesuaikan, seperti shot keramik, shot kaca atau shot potongan kawat baja dengan ukuran lebih kecil.

c. Setelah shot peening, dilakukan proses seperti pemolesan permukaan gigi dan pengasahan bebas.

Dalam makalah ini, kekasaran permukaan gigi pada berbagai kondisi proses shot peening dan berbagai bagian sebelum dan sesudah shot peening dipelajari, dan kesimpulan berikut diambil berdasarkan literatur:

◆ Shot peening akan meningkatkan kekasaran permukaan gigi, yang dipengaruhi oleh karakteristik bagian sebelum shot peening, parameter proses shot peening dan faktor lainnya, dan faktor-faktor ini juga merupakan faktor utama yang memengaruhi tegangan tekan sisa;

◆ Di bawah kondisi proses produksi batch yang ada, kekasaran permukaan gigi maksimum setelah shot peening adalah 3,1 kali lipat dari sebelum shot peening;

◆ Peningkatan kekasaran permukaan gigi akan meningkatkan getaran dan kebisingan sistem. Semakin besar torsi dan kecepatan, semakin jelas peningkatan getaran dan kebisingan;

◆ Kekasaran permukaan gigi setelah shot peening dapat ditingkatkan dengan mengoptimalkan parameter proses shot peening, menggabungkan shot peening, menambahkan polesan atau free honing setelah shot peening, dll. Optimalisasi parameter proses shot peening diharapkan dapat mengendalikan peningkatan kekasaran hingga sekitar 1,5 kali.