많은 부분새로운 에너지 감속기그리고자동차 기어프로젝트에는 기어 연삭 후 쇼트 피닝이 필요하며 이는 치면 품질을 저하시키고 시스템의 NVH 성능에도 영향을 미칩니다. 본 논문에서는 다양한 쇼트 피닝 공정 조건과 쇼트 피닝 전후의 다양한 부품의 치면 거칠기를 연구합니다. 결과는 쇼트 피닝이 부품의 특성, 쇼트 피닝 공정 매개변수 및 기타 요인에 의해 영향을 받는 치 표면 거칠기를 증가시킨다는 것을 보여줍니다. 기존 배치 생산 공정 조건에서 쇼트 피닝 후 최대 치면 거칠기는 쇼트 피닝 전의 3.1배입니다. NVH 성능에 대한 치면 거칠기의 영향이 논의되고, 숏 피닝 후 거칠기를 개선하기 위한 방법이 제안됩니다.

이상의 배경을 바탕으로 본 논문에서는 다음 세 가지 측면에서 논의한다.

치아 표면 거칠기에 대한 쇼트 피닝 공정 매개변수의 영향;

기존 배치 생산 공정 조건에서 치면 거칠기에 대한 쇼트 피닝의 증폭 정도;

증가된 치면 거칠기가 NVH 성능에 미치는 영향 및 숏 피닝 후 거칠기를 개선하기 위한 조치.

쇼트 피닝(shot peening)은 경도가 높고 고속 운동을 하는 수많은 작은 발사체가 부품 표면에 부딪히는 과정을 말한다. 발사체의 고속 충격으로 부품 표면에 구멍이 생기고 소성 변형이 발생합니다. 구덩이 주변의 조직은 이러한 변형에 저항하고 잔류 압축 응력을 생성합니다. 수많은 피트가 겹쳐지면 부품 표면에 균일한 잔류 압축 응력층이 형성되어 부품의 피로 강도가 향상됩니다. 쇼트에 의한 고속화 방법에 따라 쇼트 피닝은 일반적으로 그림 1과 같이 압축공기 쇼트 피닝과 원심 쇼트 피닝으로 나누어진다.

압축 공기 샷 피닝은 압축 공기를 건에서 샷을 분사하는 동력으로 사용합니다. 원심 쇼트 블라스팅은 모터를 사용하여 임펠러를 구동하여 고속으로 회전하여 샷을 던집니다. 쇼트 피닝의 주요 공정 매개변수에는 포화 강도, 적용 범위 및 쇼트 피닝 매체 특성(재료, 크기, 모양, 경도)이 포함됩니다. 포화 강도는 쇼트 피닝 강도를 특성화하는 매개변수이며, 이는 아크 높이(즉, 쇼트 피닝 후 알멘 시험편의 굽힘 정도)로 표시됩니다. 피복률은 쇼트 피닝 면적의 전체 면적에 대한 쇼트 피닝 후 피트가 덮는 면적의 비율을 나타냅니다. 일반적으로 사용되는 쇼트 피닝 매체에는 강선 절단 쇼트, 주강 쇼트, 세라믹 쇼트, 유리 쇼트 등이 포함됩니다. 쇼트 피닝 매체의 크기, 모양 및 경도는 등급이 다릅니다. 변속기 기어 샤프트 부품의 일반적인 공정 요구 사항은 표 1에 나와 있습니다.

테스트 부분은 하이브리드 프로젝트의 중간 샤프트 기어 1/6입니다. 기어 구조는 그림 2에 나와 있습니다. 연삭 후 치면 미세 구조는 2등급, 표면 경도는 710HV30, 유효 경화층 깊이는 0.65mm로 모두 기술 요구 사항 내에 있습니다. 숏 피닝 전 치면 거칠기를 Table 3에 나타내었고, 치형 정밀도를 Table 4에 나타내었다. 쇼트 피닝 전 치면 거칠기가 양호하고 치형 곡선이 매끄러움을 알 수 있다.

테스트 계획 및 테스트 매개변수

테스트에는 압축 공기 쇼트 피닝 기계가 사용되었습니다. 테스트 조건으로 인해 쇼트 피닝 매체 특성(재질, 크기, 경도)이 미치는 영향을 검증하는 것은 불가능합니다. 따라서 쇼트 피닝 매체의 특성은 테스트에서 일정합니다. 숏 피닝 후 치면 거칠기에 대한 포화 강도와 적용 범위의 영향만 검증됩니다. 테스트 계획은 표 2를 참조하세요. 테스트 매개변수의 구체적인 결정 프로세스는 다음과 같습니다. Almen 쿠폰 테스트를 통해 포화 곡선(그림 3)을 그려 포화점을 결정하여 압축 공기 압력, 강철 샷 흐름, 노즐 이동 속도, 부품과의 노즐 거리를 고정합니다. 및 기타 장비 매개변수.

테스트 결과

숏 피닝 후 치면 거칠기 데이터는 Table 3에, 치형 정밀도는 Table 4에 나타내었다. 4가지 쇼트 피닝 조건에서 치면 거칠기가 증가하고 치형 곡선이 오목해지고 치형 곡선이 오목해지는 것을 알 수 있다. 쇼트 피닝 후 볼록한 모양. 스프레이 전 거칠기와 스프레이 후 거칠기의 비율은 거칠기 배율을 특성화하는 데 사용됩니다(표 3). 4가지 공정 조건에 따라 거칠기 배율이 다르다는 것을 알 수 있습니다.

쇼트 피닝에 의한 치면 거칠기 배율의 일괄 추적

섹션 3의 테스트 결과는 다양한 공정으로 숏 피닝 후 치아 표면 거칠기가 다양한 정도로 증가한다는 것을 보여줍니다. 치면 거칠기에 대한 숏 피닝의 증폭을 완전히 이해하고 샘플 수를 늘리기 위해 총 5개 항목, 5가지 유형, 44개 부품을 선택하여 일괄 생산 Shot 조건에서 숏 피닝 전후의 거칠기를 추적했습니다. 피닝 과정. 기어 연삭 후 추적 부품의 물리적, 화학적 정보와 쇼트 피닝 공정 정보는 표 5를 참조하십시오. 쇼트 피닝 전 치면 전면 및 후면의 거칠기 및 배율 데이터는 그림 4에 나와 있습니다. 그림 4에서는 쇼트 피닝 전 치면 거칠기 범위가 Rz1.6μm~Rz4.3μm임을 보여줍니다. 쇼트 피닝 후, 거칠기가 증가하고 분포 범위는 Rz2.3μm-Rz6.7μm입니다. 쇼트 피닝 전에 최대 거칠기는 3.1배까지 증폭될 수 있습니다.

쇼트 피닝 후 치면 거칠기에 영향을 미치는 요인

쇼트 피닝의 원리를 보면 높은 경도와 고속으로 이동하는 쇼트가 부품 표면에 무수한 피트를 남기고 이것이 잔류 압축 응력의 원인이 된다는 것을 알 수 있습니다. 동시에, 이러한 피트는 표면 거칠기를 증가시키게 됩니다. 표 6에 나열된 것처럼 쇼트 피닝 전 부품의 특성과 쇼트 피닝 공정 매개변수는 쇼트 피닝 후 거칠기에 영향을 미칩니다. 본 논문의 섹션 3에서는 4가지 공정 조건에서 쇼트 피닝 후 치 표면 거칠기가 다음과 같이 증가합니다. 정도가 다릅니다. 이 테스트에는 샷 전 거칠기와 공정 매개변수(포화 강도 또는 적용 범위)라는 두 가지 변수가 있는데, 이는 샷 후 피닝 거칠기와 각 단일 영향 요인 간의 관계를 정확하게 결정할 수 없습니다. 현재 많은 학자들이 이에 대한 연구를 수행하고 유한 요소 시뮬레이션을 기반으로 쇼트 피닝 후 표면 거칠기에 대한 이론적 예측 모델을 제시했습니다. 이는 다양한 쇼트 피닝 공정의 해당 거칠기 값을 예측하는 데 사용됩니다.

실제 경험과 다른 학자들의 연구를 바탕으로 다양한 요인의 영향 모드를 Table 6과 같이 추측할 수 있다. 쇼트 피닝 후 거칠기는 핵심 요인이기도 한 여러 요인에 의해 종합적으로 영향을 받는 것을 알 수 있다. 잔류 압축 응력에 영향을 미칩니다. 잔류 압축 응력 확보를 전제로 숏 피닝 후 거칠기를 줄이기 위해서는 매개변수 조합을 지속적으로 최적화하기 위한 수많은 공정 테스트가 필요합니다.

치면 거칠기가 시스템의 NVH 성능에 미치는 영향

기어 부품은 동적 전달 시스템에 있으며 톱니 표면 거칠기가 NVH 성능에 영향을 미칩니다. 실험 결과에 따르면 동일한 하중과 속도에서 표면 거칠기가 클수록 시스템의 진동과 소음이 커집니다. 부하와 속도가 증가하면 진동과 소음이 더욱 분명하게 증가합니다.

최근 몇 년 동안 새로운 에너지 감속기 프로젝트가 급격히 증가했으며 고속 및 큰 토크의 개발 추세를 보여줍니다. 현재 당사 신에너지 감속기의 최대 토크는 354N·m이며, 최대 속도는 16000r/min이며, 향후 20000r/min 이상으로 증가할 예정입니다. 이러한 작업 조건에서는 톱니 표면 거칠기 증가가 시스템의 NVH 성능에 미치는 영향을 고려해야 합니다.

쇼트 피닝 후 치면 거칠기 개선 대책

기어 연삭 후 쇼트 피닝 공정은 기어 치면의 접촉 피로 강도와 치근의 굽힘 피로 강도를 향상시킬 수 있습니다. 기어 설계 과정에서 강도상의 이유로 이 공정을 사용해야 하는 경우 시스템의 NVH 성능을 고려하기 위해 쇼트 피닝 후 기어 치면 거칠기를 다음과 같은 측면에서 개선할 수 있습니다.

에이. 숏 피닝 공정 매개변수를 최적화하고 잔류 압축 응력을 보장한다는 전제 하에 숏 피닝 후 치면 거칠기의 증폭을 제어합니다. 이를 위해서는 많은 프로세스 테스트가 필요하며 프로세스 다양성이 강력하지 않습니다.

비. 복합 쇼트 피닝 공정이 채택되었습니다. 즉, 일반 강도의 쇼트 피닝이 완료된 후 또 다른 쇼트 피닝이 추가됩니다. 증가된 쇼트 피닝 공정 강도는 일반적으로 작습니다. 세라믹 샷, 유리 샷, 더 작은 크기의 스틸 와이어 컷 샷 등 샷 재료의 종류와 크기를 조정할 수 있습니다.

기음. 쇼트 피닝 후 치면연마, 프리호닝 등의 공정이 추가됩니다.

본 논문에서는 다양한 쇼트 피닝 공정 조건과 쇼트 피닝 전후의 다양한 부품의 치면 거칠기를 연구하고 문헌을 바탕으로 다음과 같은 결론을 도출했습니다.

◆ 쇼트 피닝은 치면 거칠기를 증가시킵니다. 이는 쇼트 피닝 전 부품의 특성, 쇼트 피닝 공정 변수 및 기타 요인에 의해 영향을 받으며 이러한 요인도 잔류 압축 응력에 영향을 미치는 주요 요인입니다.

◆ 기존 배치 생산 공정 조건에서 쇼트 피닝 후 최대 치면 거칠기는 쇼트 피닝 전의 3.1배입니다.

◆ 치면 거칠기가 증가하면 시스템의 진동과 소음이 증가합니다. 토크와 속도가 높을수록 진동과 소음의 증가는 더욱 분명해집니다.

◆ 쇼트 피닝 공정 매개변수 최적화, 복합 쇼트 피닝, 쇼트 피닝 후 연마 또는 프리 호닝 추가 등을 통해 쇼트 피닝 후 치면 거칠기를 개선할 수 있습니다. 쇼트 피닝 공정 매개변수의 최적화를 통해 거칠기 증폭을 제어할 수 있을 것으로 예상됩니다. 1.5배 정도.