Banyak bagian dariroda gigi peredam energi baruDanroda gigi otomotifProyek ini memerlukan proses shot peening setelah penggerindaan roda gigi, yang akan menurunkan kualitas permukaan gigi, dan bahkan memengaruhi kinerja NVH (Noise, Vibration, and Harshness) sistem. Makalah ini mempelajari kekasaran permukaan gigi pada berbagai kondisi proses shot peening dan berbagai bagian sebelum dan sesudah shot peening. Hasil menunjukkan bahwa shot peening akan meningkatkan kekasaran permukaan gigi, yang dipengaruhi oleh karakteristik bagian, 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 terhadap kinerja NVH dibahas, dan langkah-langkah untuk meningkatkan kekasaran setelah shot peening diusulkan.

Dengan latar belakang tersebut, makalah ini membahas dari tiga aspek berikut:

Pengaruh parameter proses shot peening terhadap kekasaran permukaan gigi;

Tingkat peningkatan kekasaran permukaan gigi akibat proses shot peening dalam kondisi proses produksi batch yang ada;

Dampak peningkatan kekasaran permukaan gigi terhadap kinerja NVH dan langkah-langkah untuk memperbaiki kekasaran setelah shot peening.

Shot peening mengacu pada proses di mana sejumlah besar proyektil kecil dengan kekerasan tinggi dan kecepatan tinggi mengenai permukaan suatu bagian. Di bawah benturan kecepatan tinggi proyektil, permukaan bagian tersebut akan menghasilkan lubang dan deformasi plastis akan terjadi. Struktur di sekitar lubang akan menahan deformasi ini dan menghasilkan tegangan tekan sisa. Tumpang tindih dari banyak lubang akan membentuk lapisan tegangan tekan sisa yang seragam pada permukaan bagian tersebut, sehingga meningkatkan kekuatan lelah bagian tersebut. Menurut cara mendapatkan kecepatan tinggi dengan tembakan, shot peening umumnya dibagi menjadi shot peening udara tekan dan shot peening sentrifugal, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1.

Shot peening dengan udara bertekanan menggunakan udara bertekanan sebagai tenaga untuk menyemprotkan butiran dari pistol; Shot blasting sentrifugal menggunakan motor untuk menggerakkan impeler agar berputar dengan kecepatan tinggi untuk melemparkan butiran. Parameter proses utama shot peening meliputi kekuatan saturasi, cakupan, dan sifat media shot peening (material, ukuran, bentuk, kekerasan). Kekuatan saturasi adalah parameter untuk mengkarakterisasi kekuatan shot peening, yang dinyatakan dengan tinggi busur (yaitu derajat pembengkokan benda uji Almen setelah shot peening); Tingkat cakupan mengacu pada rasio area yang ditutupi oleh lubang setelah shot peening terhadap total area yang di-shot peening; Media shot peening yang umum digunakan meliputi butiran pemotong kawat baja, butiran baja cor, butiran keramik, butiran kaca, dll. Ukuran, bentuk, dan kekerasan media shot peening memiliki berbagai tingkatan. Persyaratan proses umum untuk bagian poros roda gigi transmisi ditunjukkan pada Tabel 1.

Bagian yang diuji adalah roda gigi poros perantara 1/6 dari proyek hibrida. Struktur roda gigi ditunjukkan pada Gambar 2. Setelah penggerindaan, mikrostruktur permukaan gigi adalah Grade 2, kekerasan permukaan 710HV30, dan kedalaman lapisan pengerasan efektif 0,65 mm, semuanya sesuai dengan persyaratan teknis. Kekasaran permukaan gigi sebelum penembakan butiran ditunjukkan pada Tabel 3, dan akurasi profil gigi ditunjukkan pada Tabel 4. Dapat dilihat bahwa kekasaran permukaan gigi sebelum penembakan butiran baik, dan kurva profil gigi halus.

Rencana pengujian dan parameter pengujian

Mesin shot peening udara bertekanan digunakan dalam pengujian. Karena kondisi pengujian, tidak mungkin untuk memverifikasi dampak sifat media shot peening (material, ukuran, kekerasan). Oleh karena itu, sifat 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 parameter pengujian spesifik adalah sebagai berikut: menggambar kurva saturasi (Gambar 3) melalui uji kupon Almen untuk menentukan titik saturasi, sehingga dapat mengunci tekanan udara bertekanan, aliran butiran baja, kecepatan gerak nosel, jarak nosel dari bagian dan parameter peralatan lainnya.

hasil tes

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

Pelacakan Batch Perbesaran Kekasaran Permukaan Gigi dengan Shot Peening

Hasil pengujian pada Bagian 3 menunjukkan bahwa kekasaran permukaan gigi meningkat dalam berbagai tingkat setelah proses shot peening dengan proses yang berbeda. Untuk memahami sepenuhnya peningkatan kekasaran permukaan gigi akibat shot peening dan untuk meningkatkan jumlah sampel, dipilih 5 item, 5 jenis, dan total 44 bagian untuk melacak kekasaran sebelum dan sesudah shot peening dalam kondisi proses shot peening produksi massal. Lihat Tabel 5 untuk informasi fisik dan kimia serta informasi proses shot peening dari bagian yang dilacak setelah penggerindaan 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 μm-Rz4,3 μm; Setelah shot peening, kekasaran meningkat, dan kisaran distribusinya adalah Rz2,3 μm-Rz6,7 μm; Kekasaran maksimum dapat meningkat hingga 3,1 kali sebelum shot peening.

Faktor-faktor yang memengaruhi kekasaran permukaan gigi setelah proses shot peening

Dari prinsip shot peening, dapat dilihat bahwa butiran shot dengan kekerasan tinggi dan kecepatan tinggi meninggalkan banyak lubang pada permukaan benda kerja, yang merupakan sumber tegangan tekan residual. Pada saat yang sama, lubang-lubang ini pasti akan meningkatkan kekasaran permukaan. Karakteristik benda kerja sebelum shot peening dan parameter proses shot peening akan memengaruhi kekasaran setelah shot peening, seperti yang tercantum dalam Tabel 6. Pada Bagian 3 makalah ini, di bawah empat kondisi proses, kekasaran permukaan gigi setelah shot peening meningkat pada tingkat yang berbeda. Dalam pengujian ini, terdapat dua variabel, yaitu kekasaran sebelum shot peening dan parameter proses (kekuatan saturasi atau cakupan), yang tidak dapat secara akurat menentukan hubungan antara kekasaran setelah shot peening dan setiap faktor pengaruh tunggal. Saat ini, banyak peneliti 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 aktual dan penelitian para sarjana lain, mode pengaruh berbagai faktor dapat dispekulasikan seperti yang ditunjukkan pada Tabel 6. Dapat dilihat bahwa kekasaran setelah penembakan butiran dipengaruhi secara komprehensif oleh banyak faktor, yang juga merupakan faktor kunci yang memengaruhi tegangan tekan sisa. Untuk mengurangi kekasaran setelah penembakan butiran dengan tetap 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 (Noise, Vibration, and Harshness) mereka. Hasil eksperimen menunjukkan bahwa pada beban dan kecepatan yang sama, semakin besar kekasaran permukaan, semakin besar getaran dan kebisingan sistem; ketika beban dan kecepatan meningkat, getaran dan kebisingan meningkat lebih jelas.

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

Langkah-langkah perbaikan untuk kekasaran permukaan gigi setelah proses shot peening.

Proses shot peening setelah penggerindaan roda gigi dapat meningkatkan kekuatan lelah kontak permukaan gigi roda gigi dan kekuatan lelah lentur 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 tetap memastikan adanya tegangan tekan residual. Hal ini membutuhkan banyak pengujian proses, dan fleksibilitas prosesnya tidak kuat.

b. Proses shot peening komposit diterapkan, yaitu, setelah shot peening kekuatan normal selesai, shot peening lain ditambahkan. Peningkatan kekuatan proses shot peening biasanya kecil. Jenis dan ukuran material shot dapat disesuaikan, seperti shot keramik, shot kaca, atau shot kawat baja potong dengan ukuran lebih kecil.

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

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

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

◆ Dalam kondisi proses produksi batch yang ada, kekasaran permukaan gigi maksimum setelah shot peening adalah 3,1 kali lipat dibandingkan 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 proses shot peening dapat ditingkatkan dengan mengoptimalkan parameter proses shot peening, shot peening komposit, menambahkan pemolesan atau pengasahan bebas setelah shot peening, dll. Optimalisasi parameter proses shot peening diharapkan dapat mengendalikan peningkatan kekasaran hingga sekitar 1,5 kali.