หลายส่วนของเกียร์ลดพลังงานใหม่และเกียร์รถยนต์โครงการต้องมีการยิงลูกปืนหลังจากการเจียรเฟือง ซึ่งจะทำให้คุณภาพของผิวฟันเสื่อมลง และยังส่งผลกระทบต่อประสิทธิภาพการทำงานของ NVH ของระบบอีกด้วยเอกสารนี้ศึกษาความหยาบของผิวฟันของสภาวะต่างๆ ของกระบวนการทำ shot peening และส่วนต่างๆ ก่อนและหลังการ shot peeningผลการวิจัยแสดงให้เห็นว่าการขัดผิวฟันจะเพิ่มความหยาบของผิวฟัน ซึ่งได้รับผลกระทบจากลักษณะของชิ้นส่วน พารามิเตอร์ของกระบวนการขัดผิวฟัน และปัจจัยอื่นๆภายใต้เงื่อนไขกระบวนการผลิตแบบเป็นชุดที่มีอยู่ ความหยาบผิวฟันสูงสุดหลังการเจียรนัยคือ 3.1 เท่าของก่อนการเจียรนัยมีการกล่าวถึงอิทธิพลของความขรุขระของผิวฟันที่มีต่อประสิทธิภาพของ NVH และเสนอมาตรการในการปรับปรุงความหยาบหลังจากการยิง peening

ภายใต้ความเป็นมาข้างต้น บทความนี้จะกล่าวถึงจากสามประเด็นต่อไปนี้:

อิทธิพลของค่าพารามิเตอร์ของกระบวนการ shot peening ต่อความขรุขระของผิวฟัน

ระดับการขยายของการพ่นสีบนความหยาบของผิวฟันภายใต้เงื่อนไขกระบวนการผลิตแบบแบทช์ที่มีอยู่

ผลกระทบของความขรุขระของผิวฟันที่เพิ่มขึ้นต่อประสิทธิภาพการทำงานของ NVH และมาตรการในการปรับปรุงความหยาบหลังการพ่นสี

Shot peening หมายถึงกระบวนการที่โพรเจกไทล์ขนาดเล็กจำนวนมากที่มีความแข็งสูงและการเคลื่อนที่ด้วยความเร็วสูงกระทบกับพื้นผิวของชิ้นส่วนภายใต้แรงกระแทกความเร็วสูงของโพรเจกไทล์ พื้นผิวของชิ้นส่วนจะเกิดหลุมและการเสียรูปของพลาสติกจะเกิดขึ้นองค์กรที่อยู่รอบ ๆ หลุมจะต่อต้านการเสียรูปนี้และทำให้เกิดแรงกดทับที่เหลืออยู่การทับซ้อนกันของหลุมจำนวนมากจะสร้างชั้นความเค้นแรงกดตกค้างที่สม่ำเสมอบนพื้นผิวของชิ้นส่วน ซึ่งจะช่วยปรับปรุงความแข็งแรงของความล้าของชิ้นส่วนตามวิธีของการได้รับความเร็วสูงโดยการยิง โดยทั่วไปแล้วการตีลูกปรายจะแบ่งออกเป็นการตีลูกปรายด้วยอากาศอัดและการตีลูกปรายแบบแรงเหวี่ยง ดังแสดงในรูปที่ 1

การยิงแบบอัดอากาศใช้อากาศอัดเป็นพลังในการพ่นกระสุนออกจากปืนการระเบิดลูกปรายแบบแรงเหวี่ยงใช้มอเตอร์ขับใบพัดให้หมุนด้วยความเร็วสูงเพื่อขว้างลูกปรายพารามิเตอร์กระบวนการที่สำคัญของการพ่นสี ได้แก่ ความแข็งแรงของการอิ่มตัว ความครอบคลุม และคุณสมบัติสื่อกลางของการพ่นสี (วัสดุ ขนาด รูปร่าง ความแข็ง)ความแข็งแรงอิ่มตัวเป็นพารามิเตอร์ที่กำหนดลักษณะความแข็งแรงของการเสียดสี ซึ่งแสดงโดยความสูงส่วนโค้ง (เช่น ระดับการดัดของชิ้นทดสอบ Almen หลังจากการยิงการเสียดสี)อัตราความครอบคลุมหมายถึงอัตราส่วนของพื้นที่ที่ครอบคลุมโดยหลุมหลังจากยิงทะลุกับพื้นที่ทั้งหมดของพื้นที่ยิงทะลุสื่อขัดผิวที่ใช้กันทั่วไป ได้แก่ ลวดตัดเหล็ก เหล็กหล่อ เซรามิก แก้ว ฯลฯ ขนาด รูปร่าง และความแข็งของสื่อขัดผิวมีหลายเกรดข้อกำหนดกระบวนการทั่วไปสำหรับชิ้นส่วนเพลาเกียร์ส่งกำลังแสดงในตารางที่ 1

ส่วนที่ทดสอบคือเฟืองเพลากลาง 1/6 ของโครงการไฮบริดโครงสร้างเฟืองแสดงในรูปที่ 2 หลังจากการเจียร โครงสร้างจุลภาคของผิวฟันคือเกรด 2 ความแข็งของพื้นผิวคือ 710HV30 และความลึกของชั้นชุบแข็งที่มีประสิทธิภาพคือ 0.65 มม. ทั้งหมดนี้อยู่ในข้อกำหนดทางเทคนิคความขรุขระของผิวฟันก่อนการเจียรนัยแสดงในตารางที่ 3 และความแม่นยำของโพรไฟล์ฟันแสดงในตารางที่ 4 จะเห็นได้ว่าความหยาบของผิวฟันก่อนการเจียระไนจะดี และส่วนโค้งของโพรไฟล์ฟันจะเรียบ

แผนการทดสอบและพารามิเตอร์การทดสอบ

ใช้เครื่องยิงลูกระเบิดอัดอากาศในการทดสอบเนื่องจากเงื่อนไขการทดสอบ จึงเป็นไปไม่ได้ที่จะตรวจสอบผลกระทบของคุณสมบัติของตัวกลางในการยิงทะลุ (วัสดุ ขนาด ความแข็ง)ดังนั้นในการทดสอบคุณสมบัติของ shot peening medium จึงคงที่เฉพาะผลกระทบของความแข็งแรงของการอิ่มตัวและความครอบคลุมบนผิวฟันที่หยาบกร้านเท่านั้นที่ได้รับการตรวจสอบดูตารางที่ 2 สำหรับรูปแบบการทดสอบขั้นตอนการกำหนดพารามิเตอร์การทดสอบเฉพาะมีดังนี้: วาดเส้นโค้งความอิ่มตัว (รูปที่ 3) ผ่านการทดสอบคูปอง Almen เพื่อกำหนดจุดอิ่มตัว เพื่อล็อคแรงดันอากาศอัด การไหลของเหล็กหล่อ ความเร็วในการเคลื่อนที่ของหัวฉีด ระยะห่างของหัวฉีดจากชิ้นส่วน และพารามิเตอร์อุปกรณ์อื่นๆ

ผลการทดสอบ

ข้อมูลความหยาบของผิวฟันหลังการเจียรนัยแสดงในตารางที่ 3 และความแม่นยำของโพรไฟล์ฟันแสดงในตารางที่ 4 จะเห็นได้ว่าภายใต้เงื่อนไขการเจียรนัยสี่ครั้ง ความหยาบของผิวฟันจะเพิ่มขึ้นและส่วนโค้งของโพรไฟล์ฟันจะเว้าและ นูนขึ้นหลังจากยิง peeningอัตราส่วนของความหยาบหลังการพ่นต่อความหยาบก่อนการพ่นใช้ในการกำหนดลักษณะการขยายความหยาบ (ตารางที่ 3)จะเห็นได้ว่าการขยายความหยาบจะแตกต่างกันภายใต้เงื่อนไขของกระบวนการทั้งสี่

การติดตามการขยายความหยาบของผิวฟันเป็นชุดโดยวิธี Shot Peening

ผลการทดสอบในส่วนที่ 3 แสดงให้เห็นว่าความขรุขระของผิวฟันเพิ่มขึ้นในองศาต่างๆ กันหลังจากยิง peening ด้วยกระบวนการต่างๆเพื่อให้เข้าใจอย่างถ่องแท้เกี่ยวกับการขยายตัวของการพ่นสีบนความหยาบของผิวฟันและเพิ่มจำนวนตัวอย่าง จึงได้เลือก 5 รายการ 5 ประเภท และ 44 ชิ้นทั้งหมดเพื่อติดตามความหยาบก่อนและหลังการพ่นสีภายใต้เงื่อนไขของการผลิตแบบแบทช์ กระบวนการปอกเปลือกดูตารางที่ 5 สำหรับข้อมูลทางกายภาพและเคมีและข้อมูลกระบวนการยิงหมุดของชิ้นส่วนที่ติดตามหลังการเจียรเฟืองข้อมูลความหยาบและการขยายของผิวฟันด้านหน้าและด้านหลังก่อนการเจียรนัยแสดงในรูปที่ 4 รูปที่ 4 แสดงให้เห็นว่าช่วงความหยาบของผิวฟันก่อนการเจียรนัยคือ Rz1.6 μ m-Rz4.3 μ m； หลังการเจียรนัย ความหยาบเพิ่มขึ้น และช่วงการกระจายคือ Rz2.3 μ m-Rz6.7 μ m； สามารถขยายความหยาบสูงสุดเป็น 3.1 เท่าก่อนการพ่นสี

ปัจจัยที่มีอิทธิพลต่อความขรุขระของผิวฟันหลังการขัดฟัน

จะเห็นได้จากหลักการของ shot peening ว่า shot peening ที่มีความแข็งสูงและความเร็วสูงจะทำให้เกิดหลุมจำนวนนับไม่ถ้วนบนพื้นผิวของชิ้นส่วน ซึ่งเป็นที่มาของความเค้นอัดที่หลงเหลืออยู่ในเวลาเดียวกัน หลุมเหล่านี้จะต้องเพิ่มความขรุขระของพื้นผิวลักษณะของชิ้นส่วนก่อนการเจียรนัยและพารามิเตอร์กระบวนการการเจียรนัยจะส่งผลต่อความหยาบหลังการเจียรนัยดังที่แสดงไว้ในตารางที่ 6 ในส่วนที่ 3 ของบทความนี้ ภายใต้เงื่อนไขกระบวนการทั้งสี่ ประการ ความขรุขระของผิวฟันหลังการเจียรนัยจะเพิ่มเป็น องศาที่แตกต่างกันในการทดสอบนี้มีตัวแปร 2 ตัว ได้แก่ ค่าความหยาบก่อนยิงและพารามิเตอร์กระบวนการ (ความเข้มอิ่มตัวหรือการครอบคลุม) ซึ่งไม่สามารถระบุความสัมพันธ์ระหว่างความหยาบหลังยิงและปัจจัยที่มีอิทธิพลแต่ละอย่างได้อย่างแม่นยำในปัจจุบัน นักวิชาการจำนวนมากได้ทำการวิจัยเกี่ยวกับเรื่องนี้ และนำเสนอแบบจำลองการทำนายเชิงทฤษฎีของความหยาบของพื้นผิวหลังการเจียระไนผิวด้วยการจำลองแบบไฟไนต์เอลิเมนต์ ซึ่งใช้ในการทำนายค่าความหยาบที่สอดคล้องกันของกระบวนการการเจียระไนแบบต่างๆ

จากประสบการณ์จริงและงานวิจัยของนักวิชาการท่านอื่น สามารถคาดเดาโหมดอิทธิพลของปัจจัยต่างๆ ได้ดังแสดงในตารางที่ 6 จะเห็นได้ว่าความหยาบหลังการเจียรนัยได้รับผลกระทบโดยรวมจากหลายปัจจัย ซึ่งปัจจัยสำคัญก็เช่นกัน ส่งผลต่อแรงอัดตกค้างเพื่อลดความหยาบหลังจากการยิง peening บนหลักฐานเพื่อให้มั่นใจว่ามีแรงอัดตกค้าง จำเป็นต้องมีการทดสอบกระบวนการจำนวนมากเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพชุดค่าผสมอย่างต่อเนื่อง

อิทธิพลของความขรุขระของผิวฟันต่อประสิทธิภาพของระบบ NVH

ชิ้นส่วนเกียร์อยู่ในระบบส่งกำลังแบบไดนามิก และความขรุขระของผิวฟันจะส่งผลต่อประสิทธิภาพการทำงานของ NVHผลการทดลองแสดงให้เห็นว่าภายใต้โหลดและความเร็วที่เท่ากัน ยิ่งพื้นผิวมีความขรุขระมากเท่าใด การสั่นสะเทือนและเสียงรบกวนของระบบก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้นเมื่อโหลดและความเร็วเพิ่มขึ้น แรงสั่นสะเทือนและเสียงรบกวนก็เพิ่มขึ้นอย่างเห็นได้ชัด

ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา โครงการเกี่ยวกับตัวลดพลังงานใหม่ได้เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว และแสดงให้เห็นแนวโน้มการพัฒนาของความเร็วสูงและแรงบิดขนาดใหญ่ปัจจุบัน แรงบิดสูงสุดของตัวลดพลังงานใหม่ของเราคือ 354N · m และความเร็วสูงสุดคือ 16,000 รอบ/นาที ซึ่งจะเพิ่มขึ้นเป็นมากกว่า 20,000 รอบ/นาที ในอนาคตภายใต้สภาพการทำงานดังกล่าว จะต้องพิจารณาถึงอิทธิพลของการเพิ่มขึ้นของความขรุขระของผิวฟันที่มีต่อประสิทธิภาพการทำงานของ NVH ของระบบ

มาตรการปรับปรุงความขรุขระของผิวฟันหลังการขูดหินปูน

กระบวนการขัดฟันเฟืองหลังการเจียรฟันเฟืองสามารถปรับปรุงความล้าหน้าสัมผัสของผิวฟันเฟืองและความแข็งแรงความล้าในการดัดของรากฟันหากต้องใช้กระบวนการนี้เนื่องจากเหตุผลด้านความแข็งแรงในกระบวนการออกแบบเฟือง เพื่อให้คำนึงถึงประสิทธิภาพของ NVH ของระบบ ความหยาบของผิวฟันเฟืองหลังการเจียรนัยสามารถปรับปรุงได้จากประเด็นต่อไปนี้:

ก.เพิ่มประสิทธิภาพพารามิเตอร์ของกระบวนการ shot peening และควบคุมการขยายความขรุขระของผิวฟันหลังการ shot peening บนสมมติฐานเพื่อให้แน่ใจว่ามีแรงกดทับหลงเหลืออยู่สิ่งนี้ต้องการการทดสอบกระบวนการจำนวนมาก และความเก่งกาจของกระบวนการยังไม่แข็งแกร่ง

ข.มีการใช้กระบวนการยิงแบบคอมโพสิต นั่นคือ หลังจากเสร็จสิ้นการยิงแบบอัดแรงปกติแล้ว จะมีการเพิ่มการยิงอีกแบบหนึ่งความแข็งแรงของกระบวนการยิงลูกปรายที่เพิ่มขึ้นมักจะน้อยสามารถปรับชนิดและขนาดของวัสดุช็อตได้ เช่น ช็อตเซรามิก ช็อตแก้ว หรือช็อตลวดเหล็กที่มีขนาดเล็กลง

ค.หลังจากการขัดผิวฟันแล้ว จะมีการเพิ่มกระบวนการต่างๆ เช่น การขัดผิวฟันและการขัดผิวฟันฟรี

ในบทความนี้ ได้ทำการศึกษาความหยาบของผิวฟันของเงื่อนไขต่างๆ ของกระบวนการ shot peening และส่วนต่างๆ ก่อนและหลังการ shot peening และข้อสรุปต่อไปนี้ได้มาจากวรรณกรรม:

◆ การขัดผิวฟันจะเพิ่มความหยาบของผิวฟัน ซึ่งได้รับผลกระทบจากลักษณะของชิ้นส่วนก่อนการเจียรนัย พารามิเตอร์กระบวนการการเจียรนัย และปัจจัยอื่นๆ และปัจจัยเหล่านี้ยังเป็นปัจจัยสำคัญที่ส่งผลต่อแรงกดทับที่เหลืออยู่

◆ ภายใต้เงื่อนไขกระบวนการผลิตแบบเป็นชุดที่มีอยู่ ความหยาบผิวฟันสูงสุดหลังการเจียรนัยคือ 3.1 เท่าของก่อนการเจียรนัย

◆ การเพิ่มขึ้นของความขรุขระของผิวฟันจะเพิ่มการสั่นสะเทือนและเสียงรบกวนของระบบยิ่งแรงบิดและความเร็วมากขึ้น การสั่นสะเทือนและเสียงรบกวนก็ยิ่งชัดเจนมากขึ้นเท่านั้น

◆ สามารถปรับปรุงความหยาบของผิวฟันหลังการเจียรนัยได้โดยการเพิ่มประสิทธิภาพพารามิเตอร์ของกระบวนการการเจียรนัย การเจียรนัยด้วยคอมโพสิต การเพิ่มการขัดหรือการขัดเงาฟรีหลังการเจียรนัย ฯลฯ การปรับพารามิเตอร์ของกระบวนการเจียรนัยให้เหมาะสมนั้นคาดว่าจะควบคุมการขยายความหยาบเป็น ประมาณ 1.5 เท่า