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简介
高负荷齿轮通常经由外貌硬化，以知足对承载能力的高要求。几个因素，如质料，热处置惩罚，或宏观和微观几何参数，均可以影响承载能力。别的，剩余应力条件对承载能力也有显著影响。热处置惩罚后的制造工艺，如磨齿或喷丸后，可以进一步提高热处置惩罚爆发的剩余应力状态。
在几个研究项目中，对剩余应力对齿轮承载能力极限的影响举行了多种研究。研究的重点是齿根弯曲强度以及齿面承载能力。对齿轮在未喷丸、机械整理和喷丸条件下举行了剖析.该研究内容包括了差别的质料，例如-16 MnCr5或18 CrNiMo7-6-和差别的齿轮尺寸。
喷丸所爆发的剩余压应力会导致齿根弯曲强度的增添。与未喷丸状态下的齿轮相比，喷丸齿轮齿根弯曲强度可提高更多，有可能凌驾50%。凭证力学纪律，承载能力的提高是有限的.在高负荷喷丸齿轮的情形下，可能会泛起其他失效机制，如深部引起的裂纹。短时间的喷丸也能显著提高齿廓的承载能力。由于喷丸历程，齿轮外貌受到影响，因此，可能会爆发其他故障机制，如微点蚀。别的，喷丸和由此爆发的剩余压应力也可以用来修复磨削烧伤或阻止齿面边沿接触引起的折断。
总之，研究批注喷丸可以显着地提高硬化齿轮的承载能力。别的，剩余应力状态也确定了承载能力极限。本文综述了差别研究的主要效果，并讨论了剩余应力条件对差别应力状态硬化齿轮的失效模式的影响。
硬化处置惩罚是一种典范的热处置惩罚历程，用来获得具有足够的承载能力的高负荷部件，如齿轮。相关挑战总是要么是最小化零件的巨细以转达相同的扭矩或力，要么是能够使用相同巨细的零件转达更高的扭矩或力。影响齿轮承载能力的因素有质料、热处置惩罚、宏观和微观几何等。别的，剩余应力条件也影响承载能力，在制造历程中，通常通过热处置惩罚和可能的下游喷丸工序来改变剩余应力状态。
在本文的规模内，将显示剩余应力状态-特殊是受喷丸历程的影响-对齿轮承载能力的影响。重点放在齿根弯曲强度上。别的，还将讨论对齿面特征的影响。本文将总结差别的，先前揭晓的研究的主要效果。因此，通过显示主要效果，对差别的计划举行了较量。
剩余应力的表征
剩余应力是在不受任何力或扭矩作用的构件中爆发的应力，包括拉应力和压剩余应力。在一个组件中，两种剩余应力都是平衡的。表层的剩余压应力通常对承载能力有起劲的影响，而表层的拉伸剩余应力则会显著地降低了承载能力。剩余应力状态受加工历程的影响，包括软加工、热处置惩罚和精加工。“硬化”热处置惩罚历程中通� ；岜⒈聿愕难故Ｓ嘤α椭行牟课坏睦焓Ｓ嘤α�。剩余应力在-200至-400 N/mm2规模内仅占较小的压应力值。淬火历程中，由于零部件冷却不匀称，爆发体积差别，导致爆发剩余应力，奥氏体转变为马氏体。这两种组织都有差别的但详细的体积，从而爆发特另外剩余应力。总之，剩余应力状态是淬火和体积转变相团结的效果。
通常齿轮在硬化后会受到喷砂或喷丸的影响。因此，机械整理和喷丸是有区别的。在这两种情形下剩余应力的盘算是基于Wohlfahrt的模子体现的。关于淬火钢(如16 MnCr5或18CrNiMo7-6)，外貌的弹塑性变形会爆发剩余应力。若是是由于质料局部应力凌驾屈服点，则爆发压剩余应力。别的，如上所述，在喷丸历程中剩余奥氏体转变为马氏体，由于微结构的比体积差别，爆发压剩余应力。
在磨削加工历程中，剩余应力状态也爆发了转变，外貌层受到机械和热的影响。由于砂轮的机械影响，可能会爆发压应力或拉伸剩余应力。磨削历程中过量的热袒露会导致拉伸剩余应力。磨削后剩余应力状态是这两种影响叠加的效果。工艺参数对剩余应力状态有显著影响。在表层中，可能会爆发拉伸和压缩剩余应力。
机械整理
机械整理历程的目是在热处置惩罚后去除鳞片层，洗濯零件。这一历程主要是由叶轮完成的，如图1所示。所使用喷射质料主要是切割金属丝或玻璃珠。工艺历程没有严酷的界说，只有历程时间和叶轮的速率被控制和监控(例如，每边5分钟)。在此历程中，爆发了对承载能力有起劲影响的压剩余应力。别的，凭证ISO 6336-5质料质量MQ的硬化齿轮的弯曲应力数是通过机械整理有目的地抵达的。
喷丸硬化
喷丸与机械整理差别。相关于机械整理，有几个参数，如喷射质料、喷射质料的硬度、质料的尺寸、笼罩度和强度等多个参数都被界说和监测。凭证ISO 6336，建议的最低控制应以SAE AMS 2430，SAE AMS 2432或SAE J 2241。在这种情形下，喷射质料是钢球，目的是提高压缩剩余应力，其硬度必需至少与零件的硬度相同。因此，如图2所示，喷射喷嘴可以加速钢球的速率，钢球的尺寸和硬度可以改变，弹射速率和历程的一连时间也可以改变。在喷丸前，对喷丸强度举行丈量，在此基础上确定喷丸时间。在这些参数的作用下，剩余应力的最大值和最大值的深度可以在一定的规模内转变。别的，钢球在一连加工的基础上，坚持喷丸历程的恒定效果，由于举行了综合监测，该工艺可抵达可重复使用的效果。为了抵达喷丸历程的预期效果，零件必需举行预先机械整理。
图3是典范的不喷丸，机械整理后，喷丸状态下的剩余应力值� ；嫡砘蚺缤柙斐傻氖Ｓ嘤αυ鎏淼挠跋旖鱿抻�0.1-0.15mm的深度。通过喷丸，是可以抵达最大的压缩剩余应力的。
别的，还可以团结两个喷丸历程差别参数。因此，可以实现外貌的高压剩余应力值，以及在更大的质料深度上高压缩应力值。
图4中较量了差别喷丸工艺与未喷丸条件下的剩余应力状态。在这里，一个大钢球(直径为0.8毫米)的喷丸工艺与一个直径为0.1mm的小钢球喷丸工艺相团结，称为WHSP。通过这种组合，可以获得质料深度下的高剩余拉应力和外貌的高剩余压应力。
喷丸加工的另一个方面是影响零件/齿轮的粗糙度。特殊是在磨削外貌时，喷丸加工往往会导致比磨削加工更高的外貌粗糙度。在表1中，将磨齿外貌的外貌粗糙度与附加喷丸外貌(磨削后)的磨削外貌举行了较量。由于喷丸工艺，丈量到的齿面粗糙度从磨削后的Ra≈0.30μm/Rz≈1.97μm提高到喷丸后的Ra≈0.87μm/Rz≈4.76μm。
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