【摘要】：噴丸強(qiáng)化是齒輪最常用的表面強(qiáng)化方法,不僅能提高齒輪的抗疲勞性能和耐磨性,還能使齒輪心部保持良好的韌性。本文主要研究了彈丸直徑和噴丸強(qiáng)度對(duì)滲碳20Cr2Ni4A鋼和滲碳9310鋼試樣表層顯微組織、殘余奧氏體、殘余應(yīng)力、顯微硬度和表面形貌的影響,以及對(duì)20Cr2Ni4A鋼摩擦磨損性能、沖蝕性能和9310鋼在不同溫度下摩擦磨損性能的影響;借助ABAQUS有限元分析軟件,研究了彈丸直徑和噴丸速度對(duì)9310鋼表層殘余應(yīng)力場(chǎng)和表面粗糙度的影響。經(jīng)過(guò)噴丸處理,滲碳20Cr2Ni4A鋼和滲碳9310鋼試樣在其他條件相同時(shí),彈丸直徑增大,試樣表面的X射線(xiàn)衍射半高寬寬度也隨之增加;試樣表層的殘余奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體的量增加且對(duì)殘余奧氏體影響的深度增大;試樣表層的殘余應(yīng)力增加,且分布深度也有所增大。隨著噴丸強(qiáng)度增加,試樣表層的殘余奧氏體量逐漸減少,且誘發(fā)殘余奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體的深度增加;試樣表層的殘余應(yīng)力得到明顯提高且分布深度也明顯增加,最大殘余應(yīng)力距表面的距離也增大。彈丸直徑增大或噴丸強(qiáng)度增加,試樣表層的顯微硬度都得到提高,但表面粗糙度也都明顯增大。滲碳20Cr2Ni4A鋼試樣,在摩擦磨損試驗(yàn)中,其他條件相同時(shí),無(wú)論彈丸直徑增大,還是噴丸強(qiáng)度增加,試樣的摩擦系數(shù)基本沒(méi)有變化,磨損率都明顯降低;未噴丸試樣和噴丸工藝(1)試樣以磨粒磨損為主;噴丸工藝(2)試樣以磨粒磨損為主,伴有粘著磨損;噴丸工藝(3)和工藝(4)試樣都以粘著磨損為主。沖蝕試驗(yàn)中,在30°沖蝕角的沖蝕下,噴丸強(qiáng)化對(duì)試樣的沖蝕性能影響不大,此時(shí)主要破壞機(jī)制為小角度的犁削沖蝕機(jī)制;在90°沖蝕角的沖蝕下,噴丸強(qiáng)化使試樣抗沖蝕性能提高,此時(shí)主要破壞機(jī)制為高角度的點(diǎn)坑式破壞。滲碳9310鋼試樣的常溫摩擦磨損試驗(yàn)結(jié)果表明,其他條件相同時(shí),彈丸直徑增大,試樣的摩擦系數(shù)有所增大,試樣磨損率明顯降低;隨著噴丸強(qiáng)度增加,試樣的摩擦系數(shù)幾乎不變,試樣磨損率逐漸降低。未噴丸試樣和噴丸工藝(1)試樣以磨粒磨損為主;噴丸工藝(2)試樣既有磨粒磨損,也有粘著磨損;噴丸工藝(3)、工藝(4)和工藝(5)試樣都以粘著磨損為主。在高溫摩擦磨損試驗(yàn)中,不同溫度下,試樣噴丸前后的摩擦系數(shù)不變;在100℃和200℃時(shí),噴丸強(qiáng)化對(duì)試樣的耐磨性有一定提高,300℃時(shí)噴丸強(qiáng)化效果消失,試樣由于磨痕表面被氧化,磨損量反而降低;在100℃時(shí),試樣以磨粒磨損為主,在200℃時(shí),試樣以粘著磨損為主,在300℃時(shí),試樣以磨粒磨損和氧化磨損為主。通過(guò)對(duì)滲碳20Cr2Ni4A鋼和滲碳9310鋼噴丸后表層顯微組織、表層壓應(yīng)力場(chǎng)和耐磨性的分析評(píng)比可知,噴丸工藝(4)可作為滲碳20Cr2Ni4A鋼的最佳噴丸方案;噴丸工藝(4)和工藝(5)都可作為滲碳9310鋼的噴丸方案。通過(guò)對(duì)9310鋼噴丸強(qiáng)化進(jìn)行有限元模擬,得知隨著彈丸尺寸增大或噴丸速度增加,表面殘余壓應(yīng)力、最大殘余壓應(yīng)力及其層深和殘余壓應(yīng)力的深度均增大,但表面粗糙度也明顯增加。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TG668
【圖文】：

不同噴丸工藝對(duì)齒輪材料的表面組織和性能的影響，得到最佳噴丸工藝；通過(guò)噴丸前后的組織和性能的對(duì)比分析研究，考核評(píng)價(jià)噴丸對(duì)防止齒輪疲勞失效的效果，為工程應(yīng)用中同種材料齒輪的真空滲碳和噴丸工藝提供理論和實(shí)驗(yàn)參考。1.2 影響齒輪失效的因素1.2.1 齒輪的主要失效形式齒輪在工作過(guò)程中，輪齒齒面間通過(guò)相互嚙合來(lái)傳遞動(dòng)力。因此，輪齒是齒輪上最容易發(fā)生失效的部分。輪齒主要有五種失效形式[9]：1.接觸疲勞1）點(diǎn)蝕。齒輪在傳遞動(dòng)力過(guò)程中，輪齒齒面嚙合處會(huì)受到周期性變化的接觸應(yīng)力，在接觸應(yīng)力的循環(huán)作用下，輪齒表面或次表面會(huì)出現(xiàn)大小不等的細(xì)線(xiàn)狀疲勞裂紋。疲勞裂紋逐漸擴(kuò)展，使齒面金屬脫落形成點(diǎn)狀的凹坑，成為齒面點(diǎn)蝕。齒面點(diǎn)蝕形貌如圖 1.1所示。

第 1 章 緒論紋，疲勞裂紋不斷擴(kuò)展，并引起齒面大面積掉塊的落和深層剝落兩種形式。征如圖 1.2 所示。齒輪發(fā)生淺層剝落時(shí)，裂紋一般環(huán)載荷作用下裂紋逐漸擴(kuò)展，最終在齒輪滲碳層表齒間摩擦因數(shù)很小時(shí)，最大接觸應(yīng)力應(yīng)在距齒面一夾雜物邊緣產(chǎn)生的微區(qū)應(yīng)力集中而形成疲勞裂紋，

【參考文獻(xiàn)】

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1 盧國(guó)鑫;宋穎剛;王仁智;王強(qiáng);王欣;;300M鋼噴丸強(qiáng)化殘余應(yīng)力場(chǎng)的數(shù)值模擬[J];中國(guó)表面工程;2013年04期

2 張洪偉;陳家慶;張以都;;基于多丸粒模型的噴丸表面強(qiáng)化過(guò)程數(shù)值模擬[J];塑性工程學(xué)報(bào);2012年06期

3 于永初;;突破高端齒輪制造,產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟擔(dān)當(dāng)重任——記2012中國(guó)齒輪產(chǎn)業(yè)發(fā)展大會(huì)[J];現(xiàn)代零部件;2012年04期

4 田亞媛;瞿皎;秦亮;崔國(guó)棟;;齒輪表面強(qiáng)化技術(shù)研究現(xiàn)狀[J];熱加工工藝;2011年24期

5 李源;雷麗萍;曾攀;;彈丸束噴丸有限元模型數(shù)值模擬及試驗(yàn)研究[J];機(jī)械工程學(xué)報(bào);2011年22期

6 王仁智;;工程金屬材料/零件的表面完整性及其斷裂抗力[J];中國(guó)表面工程;2011年05期

7 潘登;亓秀梅;高創(chuàng)寬;;齒輪轉(zhuǎn)速對(duì)齒輪傳動(dòng)接觸疲勞壽命影響的研究[J];機(jī)械工程與自動(dòng)化;2010年05期

8 高玉魁;;噴丸強(qiáng)化對(duì)TC4鈦合金組織結(jié)構(gòu)的影響[J];稀有金屬材料與工程;2010年09期

9 武志斐;王鐵;張瑞亮;;18Cr2Ni4WA齒輪接觸疲勞特性試驗(yàn)研究[J];兵工學(xué)報(bào);2010年05期

10 陳勃;高玉魁;吳學(xué)仁;馬少俊;;噴丸強(qiáng)化7475-T7351鋁合金的小裂紋行為和壽命預(yù)測(cè)[J];航空學(xué)報(bào);2010年03期

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1 付敏;TC4鈦合金噴丸強(qiáng)化有限元模擬[D];大連理工大學(xué);2014年

2 陳卓;航空發(fā)動(dòng)機(jī)附件傳動(dòng)系統(tǒng)關(guān)鍵零部件的疲勞定壽研究[D];南京航空航天大學(xué);2009年

3 李建華;汽車(chē)齒輪輪鋼20MnCr5及其熱處理工藝研究[D];南京林業(yè)大學(xué);2003年

本文編號(hào)：2720766