기어 가공의 강력한 숏 피닝 프로세스
강력한 샷 피닝의 역할
기어 톱니의 굽힘 피로 강도와 접촉 피로 강도를 향상시키는 중요한 방법은 기어 고착 방지 능력을 향상시키고 기어 수명을 늘리는 중요한 방법입니다.
작동 원리
강력한 쇼트 피닝 공정은 주로 작은 강철 쇼트의 고속 분사를 사용하여 상온에서 분사 할 공작물의 표면을 타격하여 공작물 표면 재료의 탄성 변형을 일으키고 더 높은 잔류 압축 응력을 제공하여 공작물의 표면 강도 및 피로 강도. 쇼트 피닝은 부품의 표면을 탄력적으로 변형 시키지만 많은 수의 쌍둥이와 전위를 생성하여 재료의 표면을 가공하고 강화합니다. 그림 1과 같이
그림 1-a 쇼트 블라스팅 후 부품 표면 그림 1-b 쇼트 블라스팅이없는 부품 표면
쇼트 피닝이 표면 형태와 성능에 미치는 영향은 주로 표면 경도, 표면 거칠기, 응력 부식 저항성 및 부품의 피로 수명을 변경할 때 나타납니다. 부품의 재료 표면은 스틸 샷의 충격으로 인해주기적인 소성 변형을 겪습니다. 재료의 특성과 상태에 따라 쇼트 피닝 후 재료의 표면은 경도 변화, 조직 구조 변화, 상전이, 표면 잔류 응력 장 형성, 표면 거칠기 변화 등의 변화를 겪게됩니다.
쇼트 피닝 강도 측정 방법
금속 조각이 강철 샷의 흐름에 부딪히면 구부러집니다. 채도 및 샷 피닝 강도는 샷 피닝 프로세스에서 두 가지 중요한 개념입니다. 포화 상태 란 분사 영역의 기계적 특성을 바꾸지 않고 동일한 조건에서 분사를 계속 한 상태를 말합니다. 소위 쇼트 피닝 강도는 지정된 시간 내에 포화 상태의 강도와 시험편의 아크 높이에 도달하도록 특정 사양 (즉, 시험편)의 금속판을 미리 만들어 만드는 것입니다. 발파를 측정하는 데 사용됩니다. 강도의 정도.
현재 가장 널리 사용되고있는 미국 자동차 공학회 쇼트 피닝 표준은 Alman-the arc height method에서 제안한 쇼트 피닝 테스트 방법을 채택하고 있습니다. 이 방법은 GM 사의 JO Almen (Almen)이 제안한 것으로 SAEJ442a가 개발하였으며, SAE443 규격에 명시된 측정 방법의 주요 포인트는 특정 규격의 스프링 강 시험편을 사용하여 쇼트 피닝 효과를 반영하는 것입니다. 쇼트 피닝 후 형상 변화 감지 박판 시험편에 단면 쇼트 피닝을 실시하면 쇼트 작용에 따라 표면층이 인장 변형되기 때문에 박판이 쇼트면을 향해 구형으로 휘어집니다. 일반적으로 구형 표면의 호 높이 값은 특정 스팬 거리에서 측정되며 쇼트 피닝 강도를 측정하는 데 사용됩니다. 아크 높이 값은 Almen 시편을 특수 Fixture에 고정한 후 Shot Peening 후 시편을 제거한 후 Almen 게이지를 사용하여 단면 Shot Peening으로 생성 된 시편의 인장 변형을 측정하여 결정됩니다. (즉, 호 높이 값). 시험편으로 측정 한 아크 높이가 0.35mm이면 0.35A로 기록됩니다.
쇼트 피닝 강도의 또 다른 검사 방법은 잔류 응력 검사, 즉 강력한 쇼트 피닝 후 공작물의 잔류 응력 검사입니다. 구체적인 검사 방법은 X 선 회절입니다. US SAE J784a 표준에서 권장되는 방법은 다음과 같습니다. X- 선의 입사 및 회절 빔은 기어의 톱니와 평행해야하며 원통형 평 기어 및 원통형 헬리컬 기어의 측정 위치는 중앙에 있어야합니다. 치아 뿌리의 너비와 조사 영역은 치아에 집중되어야합니다. 루트 필렛의 중심은 톱니 루트 필렛 표면 깊이의 지정된 측정 지점을 넘어 측면으로 확장 할 수 없습니다. 조사 영역의 크기는 빔을 지향하고 치근 표면을 적절하게 덮음으로써 제어 할 수 있습니다. 검사 할 각 기어에 대해 평가를 위해 최소 2 개의 톱니를 선택해야하며 두 톱니 사이의 간격은 180 °입니다. 치아의 유효 치형이 보호되고 연마되지 않은 경우 표면 아래의 잔류 응력을 측정하기위한 기어 루트 접지가 손상되지 않고 생산에 사용될 수 있다고 간주 할 수 있습니다.
쇼트 피닝이 부품의 내 피로성 향상에 미치는 영향
표면 냉간 변형에 의한 재료 표면 강화의 본질은 냉간 변형이 재료의 표면 구조, 잔류 압축 응력의 도입 및 표면 형태의 변화를 유발한다는 것입니다.
쇼트 피닝은 재료의 표면 특성을 향상시킵니다.
쇼트 피닝을 강화하는 과정에서 작은 구형 강철 쇼트가 고속으로 분사 된 공작물의 표면에 닿으면 공작물의 표면 재료가 탄성 및 소성 변형됩니다. 충격 부위는 소성 변형으로 인해 분화구를 생성합니다. 충격으로 인해 분화구 근처의 표면 재료가 직경을 형성하게됩니다. 연장하다. 점점 더 많은 강철 샷이 분사 될 공작물의 표면에 부딪히면 공작물 표면의 점점 더 많은 부분이 고속으로 움직이는 강철 샷의 운동 에너지를 흡수하고 플라스틱 유변학을 생성합니다. 플라스틱 변화로 인한 표면 재료. 면적은 점점 더 커지고 소성 변형 된 표면은 점차 조각으로 연결되어 작업 물의 표면에 균일 한 소성 변형 층이 서서히 형성됩니다. 소성 변형 층이 형성된 후, 연속 쇼트 피닝은 연속적인 확장으로 인해 소성 변형 층을 점차 얇게 만듭니다. 동시에, 소성 변형 층의 반경 방향 확장은 인접한 영역에 의해 제한되어 겹치는 부분이 파괴됩니다. 연속 숏 피닝 및 필링. 따라서 쇼트 피닝 시간을 엄격하게 관리해야합니다.
침탄 기어 표면의 잔류 응력에 대한 쇼트 피닝의 영향
쇼트 피닝에 의해 공작물 표면에 잔류 응력이 발생하는 이유는 Al-Obaid 등의 관점에 따르면 : 고속 강철 쇼트가 시료 표면에 부딪히면 소성 변형이 발생합니다. 충돌 지점과 분화구가 남아 있습니다. 더 많은 강철 샷이 샘플 표면에 부딪히면 샘플 표면에 균일 한 소성 변형 층이 형성됩니다. 소성 변형 층의 부피 팽창은 비 소성 변형 인접 영역으로부터 제한되기 때문에 전체 소성 변형 층은 압축 응력을 받는다.
잔류 압축 응력과 그 분포는 기어의 피로 수명에 큰 영향을 미치기 때문에 쇼트 피닝 공정의 장단점은 잔류 응력과 분포에 직접적인 영향을 미칩니다. 따라서 분사 된 부품 표면의 잔류 응력을 정확하게 측정하는 것은 쇼트 피닝 공정의 장단점을 평가하는 효과적인 방법입니다.
쇼트 피닝이 부품의 표면 거칠기에 미치는 영향
쇼트 피닝을 강화하면 부품의 분사 표면에 소성 변형이 발생하고 부품의 표면 거칠기가 변경됩니다. 표면 거칠기는 일종의 미세한 기하학적 모양 오류이며 미세한 불균형이라고도합니다. 표면 거칠기는 표면 굴곡 및 모양 오류와 동일합니다. 부품의 기하학적 형상 오류에 속합니다. 표면 거칠기는 기계 부품의 성능에 중요한 영향을 미칩니다. 재료의 표면 거칠기에 대한 쇼트 피닝의 영향은 일반적으로 Ra0.6-20mm 범위입니다. 공정 매개 변수를 변경하지 않고 재료의 원래 표면 거칠기가 높을수록 샷 피닝 후 Ra 값이 커집니다. 생산 관행은 정상적인 상황에서 분무 전 표면 거칠기가 6.3mm 미만이면 쇼트 피닝이 원래 표면 거칠기를 증가 시키거나 유지할 수 있음을 입증했습니다. 원래 표면 거칠기가 6.3mm 이상이면 쇼트 피닝 후 표면 거칠기가 감소합니다. 생산 실무에서보다 이상적인 숏 피닝 표면을 얻으려면 다음과 같은 측면에서 시작해야합니다. 더 나은 원래 표면을 제공하고 Ra 값은 6.3mm 미만이어야합니다. 합리적인 강철 샷 직경과 샷 압력을 선택하십시오. 직경 스틸 샷이 숏 피닝 된 후 더 나은 표면 거칠기를 얻기 위해 저압에서 더 작은 스틸 샷으로 한 번 덮습니다 (숏 피닝 강도 값은 변경할 수 없음).
쇼트 피닝 후 부품의 표면은 가볍게 연마하고 연마하는 동안 표면의 금속 제거량을 제어해야합니다. 이렇게하면 쇼트 피닝의 강화 효과가 손상되지 않고 표면 거칠기가 향상 될 수 있습니다. 물론 이것은 다 요인 문제이며 어떤 방법을 채택하더라도 다른 요인의 영향을 동시에 고려해야합니다.
쇼트 피닝 효과에 대한 공정 매개 변수의 영향
샷 피닝의 품질에 영향을 미치는 주요 요인은 샷 재료, 샷 직경, 샷 속도, 샷 흐름 속도, 샷 각도, 샷 거리, 샷 시간, 적용률 등입니다. 이러한 매개 변수 중 하나의 변경은 영향을 미칩니다. 다양한 각도로 샷 피닝의 효과.
스틸 샷 재료, 경도, 크기 및 입자 크기가 샷 피닝 효과에 미치는 영향
주철 샷과 주강 샷은 일반적으로 경화 된 기어의 샷 피닝에 사용됩니다. 주철 샷의 단점은 인성이 낮다는 것입니다. 쇼트 피닝시 파손되기 쉽고 마모량이 많다. 부러진 강철 샷은 시간 내에 분리되어야합니다. 그렇지 않으면 샷의 표면 품질에 영향을 미칩니다. 그러나 주철 샷의 장점은 가격이 저렴하고 경도가 높아 분무 표면에 높은 잔류 압축 응력을 유발할 수 있습니다. 주철 샷에 비해 주강 샷은 파손되기 쉽지 않고 분사 표면의 형상에 유리하다는 장점이 있습니다. 그러나 주강 샷의 경도는 주철 샷의 경도보다 낮습니다. 다른 조건에서, 분사 된 표면의 잔류 압축 응력은 주철 샷보다 낮습니다.
분사 할 공작물에 대해 스틸 샷의 품질과 스틸 샷의 속도가 샷 피닝 효과의 안정성을 결정합니다. 그 중에서 스틸 샷의 품질은 샷 피닝 효과에 큰 영향을 미칩니다. 일반적인 규칙은 강철 샷의 직경이 작고 공작물 표면의 잔류 응력이 더 높지만 강화 층이 얕습니다. 스틸 샷의 직경이 크고 공작물 표면의 잔류 응력이 낮지 만 강화 층이 더 깊습니다. 스틸 쇼트 경도가 높고 쇼트 피닝 강도도 높습니다. 스틸 샷 직경이 증가하고 샷 피닝 강도도 증가합니다. 스틸 샷 속도 증가, 샷 피닝 강도, 표면 압축 응력 및 강화 레이어 깊이 증가.
샷 피닝 매개 변수를 합리적으로 선택하고 제어하면 좋은 샷 피닝 효과를 얻을 수 있습니다. 정상적인 상황에서 스틸 샷의 직경은 분사되는 부품의 영향을받습니다. 일반적으로 스틸 샷의 직경은 기어 전환 영역의 필렛 직경의 절반보다 크지 않아야합니다. 너무 큰 스틸 샷은 기어의 둥근 모서리에 분사 할 수 없습니다. 표면 거칠기가 필요한 경우 가능한 한 작은 강철 샷을 사용해야합니다. 커버리지 요구 사항을 충족하기 위해 스틸 샷의 크기가 증가함에 따라 샷 피닝 시간이 빠르게 증가하고 작은 스틸 샷은 커버리지 요구 사항을 빠르게 충족 할 수 있습니다. 따라서 스틸 샷의 직경이 너무 커서는 안됩니다. 실제 상황에 따라 우리 회사는 직경 φ0.6mm 및 φ0.8mm의 스틸 샷을 선택하며 얻은 효과가 이상적입니다.
동시에 스틸 샷의 재료도 매우 중요합니다. 국가 표준은 이미 스틸 샷의 금속 조직 구조, 화학 성분, 최소 밀도 및 경도 편차 범위에 대해 엄격한 사양을 제공했습니다. 균일 한 구형 및 크기와 충분한 스틸 샷을 보장하기 위해 자격을 갖춘 재료의 스틸 샷의 품질을 엄격하게 관리해야합니다. 스틸 샷의 양이 감소하면 해당 샷 피닝 강도가 감소합니다. 따라서 스틸 샷은 일정 간격으로 확인해야하고, 자격이없는 스틸 샷은 제때 제거해야하며, 일정량의 스틸 샷을 교체하고 늘려야합니다. 그렇지 않으면 변형 된 강철 샷의 모서리와 모서리가 분사 된 부품 표면에 미세 균열을 일으키고 피로를 유발할 수 있습니다. 일반적으로 적격 한 스틸 샷의 수는 80 % 이상이어야합니다. 자격을 갖춘 스틸 샷의 내용은 일반적으로 다양한 사양의 스크린으로 제어됩니다.
스틸 샷의 경도는 공작물 재료의 경도를 고려해야합니다. 스틸 샷의 경도가 기어 재료의 경도에 매우 근접하면 최대 압축 응력 및 압축 깊이는 스틸 샷의 경도에 영향을받지 않습니다. 따라서 스틸 샷을 선택할 때 스틸 샷의 경도는 기어 샷 피닝 된 표면의 경도보다 크거나 같아야합니다. 침탄 기어의 경우 만족스러운 압축 응력 효과를 얻으려면 경도 55-65HRC의 스틸 샷을 사용하는 것이 가장 좋습니다.
스틸 샷 유속, 속도 및 사출 각도가 샷 피닝 효과에 미치는 영향
투척 헤드는 가변 주파수 모터에 의해 직접 구동되며 투척 헤드의 속도는 모터의 주파수를 변경하여 변경할 수 있습니다. 원심력의 작용으로 스틸 샷이 임펠러 샤프트의 구멍에서 블레이드로 넘쳐 고속 회전 블레이드에 의해 일정한 각도로 던져집니다. 임펠러의 속도는 스틸 샷의 초기 속도를 결정합니다. 모터의 최대 속도는 3000r / min입니다.
블라스팅 헤드가 회전함에 따라 스틸 샷이 지속적으로 배출되므로 블라스팅 헤드의 임펠러 샤프트로 들어가는 스틸 샷의 흐름은 블라스팅 헤드에 스틸 샷의 충분한 공급을 보장 할 수 있어야합니다. 샷 블라스팅 머신'의 스틸 샷 복구 시스템, 더 중요한 것은 샷 제어 밸브를 통과하는 스틸 샷의 흐름을 조정하기 위해 샷 제어 밸브의 개방 크기를 조정하여 매체의 스틸 샷 재고를 조정하는 것입니다. 던지는 머리에. 샷 블라스팅 기계'의 스틸 샷의 입력 볼륨은 조정되면 고정됩니다. 정상적인 사용에서 스틸 샷 유량의 변화는 블라스팅 헤드의 회전 속도를 조정하여 달성됩니다. 임펠러가 회전하면 단위 시간당 스틸 샷 유량이 더 커지고 그 반대도 마찬가지입니다. 샷 블라스팅 기계에서 각 블라스팅 헤드에는 강철 샷의 유량을 표시하기 위해 연결된 전류계가 있습니다. 쇼트 피닝 품질이 기술 요구 사항을 충족하지 못하면 모터 주파수를 조정해야합니다. 조정은 전류계에 표시된 판독 값을 통해 조정 정도를 결정하는 것입니다. 전류계의 판독 범위는 0-30A입니다.
결론적으로
쇼트 피닝 공정에서 재료 표면은 강철 쇼트의 격렬한 충격을 받아 변형 경화 층을 생성하며, 이는 두 가지 효과를 유발합니다.
첫째, 구조는 하위 결정 미세화, 전위 밀도 증가 및 격자 왜곡 증가를 유발합니다.
두 번째는 높은 거시적 잔류 압축 응력을 도입하는 것입니다.
또한 스틸 샷의 충격으로 표면 거칠기가 증가하여 절삭 중에 생성되는 날카로운 도구 자국이 매끄럽게되는 경향이 있습니다. 이러한 변화는 재료의 피로 저항과 응력 부식 저항을 크게 개선하여 기어의 수명을 크게 향상시킵니다.
