齿轮抛丸强化工艺规范

1、QB 浙江双环传动机械股份有限公司企业标准SH/Q 004-2008齿轮抛丸强化工艺规范Shot peening specification of gear2008-03-25 发布 2008-06-25 实施浙江双环传动机械股份有限公司发 布目次1 范围 (12 规范性应用文件 (13 术语和定义 (14 抛丸设备及其控制 (35 弹丸及其质量控制 (46 齿轮抛丸工艺的确定 (57 质量控制与检验. 错误!未定义书签。78 安全卫生和环保要求 (8前言本标准是首次制订,是在充分的试验研究、分析对比的基础上制订的。制订过程中非等效采用了美国军标MIL-S-13165C并参考航标HB/Z26、

2、机标JB/T10174等国内标准。根据目前企业强化抛丸设备、工艺水平,兼顾齿轮抛丸强化技术进展,对剪切钢丝弹丸提出了更高的硬度要求,与德国弹簧行业标准相当。但在剪切钢丸粒度允许误差上要求比美国军标、德国标准略低,其他指标基本相当。本标准由浙江双环传动机械股份有限公司技术中心提出本标准由浙江双环传动机械股份有限公司标准化组归口。本标准主要起草部门 : 浙江双环传动机械股份有限公司中试室本标准主要起草人: 史天振齿轮抛丸强化工艺规范1范围本标准规定了齿轮零件抛丸强化处理中所使用的弹丸、抛丸设备、强化工艺要求和检验。本标准适用于本公司生产的表面硬化齿轮(轴的表面抛丸强化工艺过程的控制。2规范性应用文

3、件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件,其随后所有的修改单(不包括勘误的内容或修订版均不适用于本标准,然而,鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件,其最新版本适用于本标准。JB/T 10174 钢铁零件强化喷丸的质量检验方法JB/T 8354 钢丝丸GB/T 6003.1 金属丝编织网试验筛GB/T8355 抛喷丸设备通用技术条件SAE J442 Test Strip, Holder and Gage for Shot PeeningSAE J443 Procedures for Using Standard S

4、hot Peening Test Strip3术语和定义JB/T 10174中确定的以及下列术语和定义适用于本标准。3.1抛丸强化原理抛丸强化工艺是利用高速运动的弹丸流对齿轮表面的冲击而使表层产生循环塑性应变层,由此导致该层显微组织发生有利的变化并使该层引入残余压应力场,上述二者是提高齿轮疲劳断裂抗力和应力腐蚀(含氢脆断裂抗力的两个强化因素,其结果使齿轮的可靠性和耐久性获得提高。3.2弧高度试片弧高度试片是用来综合度量喷丸强化工艺参数的一种专用量规;是国际通用的测量抛丸强度的试片,采用70号钢片制成;共有三种规格,其符号为N、A、C。三种试片的主要技术条件应符合表1规定的要求。表1 三种弧高度

5、试片的技术要求项 目 名 称试 片 代 号N A C厚度(mm 0.790.025 1.290.025 2.390.025 宽(mm长(mm 19 0-0.1760.2 19 0-0.1760.2 19 0-0.1760.2 平面度容差(mm 0.025 0.025 0.025粗糙度参数(m Ra=0.631.25 Ra=0.631.25 Ra=0.631.25 表面硬度(HRc 4450 4450 4450A型试片是最常用的的试片;当用A型试片测出的饱和弧高度值小于0.15mm时,应采用N型试片;当用A型试片测出的饱和弧高度值大于0.60mm时,应采用C型试片。我公司生产的齿轮抛丸强度测定一

6、般采用A型试片。3.3弧高度试片夹具用来固定试片的专用夹具,采用工具钢制造,硬度为HRc55。夹具的形状及尺寸应符合图1中的要求。 3.4弧高度在弹丸的冲击下弧高度试片表层发生塑性流变,由此导致试片向抛丸面呈球面状弯曲。取一平面作为基准面切入变形球面内,由该基准面至球面最高点之距离定义为弧高度。3.5弧高度测具它是用来测定试片经抛丸后在所规定的长度内产生弧高度值的一种测量工具,这种专用测具的形状及尺寸应符合图2中的要求。四个钢球的平面度为 0.05mm。 3.6弧高度曲线弧高度曲线:弧高度值随抛丸时间变化的曲线。在其他的抛丸强化工艺参数不变的条件下,同一类型的试片分别各自接受不同时间的抛丸,由

7、此获得一组弧高度值随抛丸时间(或抛丸次数变化的数据,就叫做弧高度曲线(如图3所示。A(mm抛丸强度增量10%饱和点,定义为抛丸强度t2t t图3根据弧高曲线确定抛丸强度示意图3.7抛丸强度抛丸强度:弧高度曲线上饱和点处的饱和弧高度值定义为抛丸强度。饱和点:任何一组工艺参数下的弧高度曲线上均存在一个点,过此点后弧高值随抛丸时间增加变得缓慢(见图3,在一倍于此点对应的抛丸时间下,弧高值的增量不大于10%,就将此点定义为饱和点。一组工艺参数下的弧高度曲线上只有一个饱和点也即只对应一个抛丸强度。抛丸强度公差规定只有正公差,公差值为基本尺寸的30%;同时规定正公差的最小值不应低于0.08mm。如给定的抛

8、丸强度为0.45Amm时,则其允许的强度范围为0.450.59Amm;如给定的抛丸强度为0.20Amm时,则其允许的强度范围为0.200.28Amm。3.8表面覆盖率受抛丸件表面上弹坑占据的面积与受抛丸表面总面积之比值称为表面覆盖率(简称覆盖率,通常以百分数表示。因为通常难以用肉眼判断并恰好寻求到100%,而98%的试验较易进行,因此以98%的数字定义为100%的覆盖率。超过100%的覆盖率用抛丸时间来确定。例如:两倍于100%覆盖率时间所达到的覆盖率为200%的覆盖率,并以此类推。对各种齿轮的强化处理,其表面覆盖率不能低于100%。4抛丸设备及其控制抛丸设备由抛丸机、工艺装备和模拟零件工装(

9、试片夹、弹丸自动分筛等四部分组成。4.1抛丸机抛丸机应具备以下功能,在强化过程中各种机构应能保持良好的工作状态。4.2 工艺装备齿轮的工装由一根空心棒和底座组成,底座由耐磨铸铁或高锰钢制造而成,安装在ZJ044J1型抛丸机内。空心棒直径与被抛齿轮内孔匹配,有效装载最大高度为500mm,齿轮最大直径260mm,底座的转速为10转/分。齿轮轴的工装由定位装置和底座组成,有效抛丸高度为500mm,最大直径260mm,每次只允许装载一根轴类产品。4.3 齿轮抛丸强度均匀性测定模拟工装为达到齿轮(轴所规定的抛丸强度和覆盖率的要求,需要通过齿轮的模拟工装来调整各工艺参数,其中包括在工艺装备上的放置位置、弹

10、丸种类、抛丸器叶轮转速、抛丸时间等。为此,齿轮模拟工装应能满足以下要求。 三个部位,上、下两个部位上试片之间的距离为500mm,分别测定三个部位的抛丸强度。三个部位的抛丸强度应处于齿轮 规定的抛丸强度公差的范围之内。 4.4 弹丸自动分筛装置 二层筛分合格弹丸并过滤小弹丸和灰尘,合格弹丸自 动流回到抛丸机中。 5 弹丸及其质量控制 5.1 弹丸种类强化齿轮使用的弹丸主要有高强度铸钢丸、钢丝切制丸。为减少弹丸的破碎率,对于齿轮应选用钢丝切制丸,其规格与硬度要求如下:钢丝平均直径: 0.580.025mm (Cw2350粒弹丸重量: 0.050.07g硬 度: 630HV5.2 消除棱角使用新切制

11、的带有尖棱角的弹丸时,首先必须采用以下方法消除棱角:使装入抛丸机内的新切制钢丝丸在废钢板或废零件(50 HRc上连续冲击1517小时,经过这种消除棱角处理的切制钢丝丸,方可用做零件的强化处理。图4 模拟工装5.3 弹丸添加方法往抛丸机内补充加入新切制的弹丸时,每次的加入量不得超过机内弹丸总重量的10%。每次补充加入新切制丸与前一次补充加入弹丸的时间间隔不得短于连续工作的15小时。6 齿轮抛丸工艺的确定6.1 抛丸弧高度曲线切制钢丝丸: 0.60mm (Cw23弹丸硬度: 630HV抛丸器电机频率: 30Hz 和40Hz安装位置: 模拟工装中间位置抛丸设备: ZJ044J1型抛丸机在上述试验条件

12、下,所获得的A 曲线示于图56.2 抛丸强度(A与电机频率(Hz的关系曲线切制钢丝丸: 0.6 mm抛丸时间: 60s安装位置: 模拟工装的中间位置抛丸设备: ZJO44J1型抛丸机在上述试验条件下,所获得的A Hz 曲线示意图6 A mm0.600.500.10图5抛丸强度与时间关系(A-40Hz(SSH/Q 00420086.3 齿轮抛射区内三个部位上的抛丸强度切制弹丸尺寸: 0.6 mm抛丸时间: 60s安装位置: 模拟工装的中间位置6.4 齿轮抛丸工艺(以288系列为例0.600.500.400.300.200.10图6抛丸强度与电机频率关系(A-HzA mm0.600.500.400

13、.300.200.10上中下图7有效工作区内均匀性分布SH/Q 0042008 按288系列齿轮图纸规定(TES-02-2,其抛丸强度为0.260.38Amm。根据图6上的AHz曲线和图7上的数据确定抛丸器电机频率应为30Hz。按288系列齿轮图纸规定表面覆盖率为200%,从图5中A曲线可以确定达到98%表面覆盖率的抛丸时间为1min,根据3.8条规定应采用抛丸时间为2min。在上述工艺参数下,288系列齿轮可达到的抛丸强度为0.260.38Amm,表面覆盖率为200%的要求。7质量控制与检验7.1抛丸设备的检查及调整7.2 抛丸强度的检查及调整在首次抛丸强化或连续抛丸强化生产一周时,必须利用齿轮模拟工装检查上、中、下三个部位抛丸强度。三个部位的抛丸