Tecnologia de shot peening da superfície da engrenagem
1. O tratamento de shot peening pode melhorar a distribuição de tensão na superfície da peça
A tensão residual após o shot peening provém da deformação plástica irregular da camada superficial e da transformação de fase da estrutura metálica, entre as quais a deformação plástica irregular é a principal causa. Após o shot peening, um grande número de deformações plásticas na forma de covas são produzidas na superfície do metal, a densidade de deslocamento da camada superficial é grandemente aumentada e o fenômeno de limites subgrãos e refinamento de grãos aparece. Após o shot peening, parte da austenita retida na superfície da engrenagem se tornará martensita e a tensão compressiva será gerada devido à expansão do volume durante a transformação de fase, de modo que o campo de austenita retida na superfície mudará para uma maior tensão compressiva. Melhore a resistência à fadiga das engrenagens. Por meio de shot peening,
2. Shot peening pode formar uma camada de alta tensão compressiva na superfície da peça de trabalho
Como o shot peening aumenta a tensão compressiva da superfície e melhora significativamente seu desempenho de fadiga, é mais eficaz para peças que suportam cargas de fadiga de alta frequência. A tensão compressiva residual formada pelo shot peening pode compensar parte da carga aplicada. Durante o shot peening, granalhas esféricas de aço de pequeno porte atingem a superfície da peça de trabalho para formar uma tensão compressiva. O impacto de cada tiro fará com que o metal produza um certo grau de deformação plástica, e a superfície não pode ser completamente recuperada e um estado de tensão compressiva permanente é formado. Como um processo de reforço de superfície, o shot peening pode formar uma tensão compressiva residual na superfície que é equivalente a 55% a 60% do limite de resistência à tração do material, e a superfície da peça de trabalho é onde as rachaduras podem ocorrer. Para engrenagens cementadas e endurecidas, a tensão compressiva resultante pode atingir 1177 ~ 1725MPa, o que pode melhorar muito o desempenho de fadiga. A profundidade da camada de tensão compressiva é uma função da força do shot peening (ou energia do shot peening) e aumenta conforme o tamanho ou a velocidade do shot aumenta.
3. Parâmetros do processo de shot peening
O processo de shot peening tem requisitos mais elevados na forma, tamanho e dureza da granalha. A resistência do shot peening e a cobertura da superfície são usadas para controlar o processo de shot peening, e a tensão residual e o teste de fadiga são usados para detectar o efeito de reforço da superfície.
Os parâmetros do processo de shot peening incluem material de shot peening, diâmetro de shot, velocidade de shot, fluxo de shot, ângulo de shot, distância de shot, tempo de shot peening e cobertura, etc. A mudança de qualquer um desses parâmetros afetará a força de shot peening em vários graus, que é, o efeito de fortalecimento.
Peça de teste de altura do arco
A peça de teste padrão ALMEN de arco alto é um medidor especial para avaliação abrangente dos parâmetros do processo de shot peening. É feito de aço para molas nº 70 e tem três especificações, codificadas como N, C e A, respectivamente, que são usadas em 3 ocasiões diferentes com diferentes requisitos de resistência ao shot peening.
Curva de altura do arco
A curva de altura do arco é que a altura do arco de shot peening da mesma peça de teste muda com o tempo de shot peening (ou tempos de shot peening) sob a condição de que outros parâmetros do processo sejam fixos, marcando a curva da relação de valor-tempo da altura do arco .
Força do shot peening
A força do shot peening geralmente adota o método de medição da altura do arco. O ponto principal é usar uma determinada peça de teste de aço de mola para refletir o efeito do shot peening, detectando a mudança de forma após a força do shot peening. A operação específica é usar a peça de teste Almen (peça de teste de altura do arco), a dureza geral é de 44 ~ 50HRC), fixada no dispositivo, após projetar o shot peening, remover a peça de teste e, em seguida, medir a altura do arco curvo com um medidor (como um instrumento de medição Almen).
Outro método de inspeção da resistência do shot peening é a inspeção de tensão residual, que consiste em inspecionar a tensão residual da peça de trabalho após o reforço do shot peening. O método de inspeção específico é a difração de raios-X.
Cobertura de superfície
A taxa de cobertura refere-se à razão entre a área da superfície do recuo do projétil e a área da superfície da peça de trabalho após ser bombeada. Geralmente expresso em porcentagem. O ponto chave da medição é colocar a peça de teste Almen após o shot peening cerca de 50 vezes para medir a área do recuo do tiro. Como é muito difícil garantir 100% de cobertura, 98% de cobertura é na verdade definida como cobertura total. É necessária uma cobertura de 300% dos padrões do produto, geralmente três vezes o tempo de shot peening necessário para atingir uma cobertura efetiva de 98%.
Qualidade do projétil
A qualidade do projétil tem grande influência no efeito de fortalecimento. A regra geral é: o diâmetro do projétil é pequeno, a tensão residual na superfície da peça é maior, mas a camada de reforço é rasa; o diâmetro do projétil é grande, a tensão residual na superfície da peça é menor, mas a camada de reforço é mais profunda; a dureza do projétil é alta, A força do shot peening também é alta; o diâmetro do shot aumenta, a força do shot peening também aumenta; a velocidade do tiro aumenta, a força do shot peening, a tensão compressiva da superfície e a profundidade da camada de reforço aumentam.
Tempo de shot peening
Sob a condição de que outros parâmetros do processo de shot peening permaneçam inalterados, o shot peening só pode atingir o melhor efeito de fortalecimento quando atinge o tempo de "saturação" ou duas vezes o tempo de "saturação". Normalmente, o tempo de fortalecimento insuficiente é mais desvantajoso do que o tempo de fortalecimento excessivo. Portanto, quando for verificado que o tempo de reforço é menor que o tempo especificado, a peça de trabalho pode ser suplementada e reforçada novamente.
