[發(fā)明專利]一種齒輪齒根的抗疲勞強(qiáng)化方法

在審

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• 申請日: 2020-11-13
• 公開（公告）號: CN112481464A
• 公開（公告）日: 2021-03-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 朱有利;蔡志海;李靜;王燕禮;王西彬;王思捷;劉軍;侯帥
• 申請（專利權(quán)）人: 中國人民解放軍陸軍裝甲兵學(xué)院
• 主分類號: C21D7/06
• 分類號: C21D7/06
• 代理公司: 北京同輝知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11357
• 代理人: 張明利

本發(fā)明公開了一種齒輪齒根的抗疲勞強(qiáng)化方法，包括以下步驟：S1：在齒輪齒根表面加工出表面結(jié)構(gòu)，所述表面結(jié)構(gòu)為存在6～40微米峰谷高度差的凹凸紋理；S2：噴丸強(qiáng)化處理，以擠壓凹凸紋理產(chǎn)生剪切變形，促使凹凸紋理的峰谷高度差降低至1～8微米，本發(fā)明在進(jìn)行噴丸強(qiáng)化處理之前先加工表面結(jié)構(gòu)，使得采用噴丸強(qiáng)化處理后，可在齒輪齒根表面產(chǎn)生更大、更深的殘余壓應(yīng)力層以及產(chǎn)生具有預(yù)設(shè)方向性的殘余壓應(yīng)力，增大最表面的殘余壓應(yīng)力值，從而加強(qiáng)噴丸強(qiáng)化的效果，使齒輪齒根表層更易產(chǎn)生劇烈塑性變形和晶粒細(xì)化，便于制備超細(xì)晶或納米晶表層材料。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及齒輪處理技術(shù)領(lǐng)域，具體而言涉及一種齒輪齒根的抗疲勞強(qiáng)化方法。

背景技術(shù)

疲勞損傷是齒輪的主要失效形式之一，危害極大。為了提高齒輪的疲勞極限和使用壽命，對滲碳淬火齒輪齒根進(jìn)行表面噴丸強(qiáng)化是十分有效的技術(shù)途徑。噴丸強(qiáng)化之所以能夠提高疲勞強(qiáng)度，究其根本，主要是形成的殘余壓應(yīng)力起關(guān)鍵作用。在進(jìn)行齒輪齒根表面噴丸之前，要求表面有盡可能低的粗糙度，一般應(yīng)不大于Ra3.2，多數(shù)情況下會要求表面粗糙度不大于Ra1.6，甚至Ra0.6。

噴丸強(qiáng)化技術(shù)存在以下特點：一、受赫茲接觸變形的限制，所能產(chǎn)生的強(qiáng)化層的深度較小，如高強(qiáng)鋼的噴丸強(qiáng)化一般最大壓應(yīng)力深度約為0.3mm。二、最大殘余壓應(yīng)力一般并不處于最表面，而是在一定深度的次表面，但疲勞裂紋往往產(chǎn)生于材料表面。三、殘余應(yīng)力在與表面平行的平面內(nèi)是各向同性的，但實際零件和結(jié)構(gòu)的工作應(yīng)力一般具有方向性。四、由于赫茲接觸的三向壓應(yīng)力效應(yīng)，使得基于劇烈塑性變形機(jī)制的晶粒細(xì)化困難。上述特點使噴丸強(qiáng)化技術(shù)所能達(dá)到的強(qiáng)化效果受到限制，不能充分發(fā)揮齒輪的潛能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種齒輪齒根的抗疲勞強(qiáng)化方法。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種齒輪齒根的抗疲勞強(qiáng)化方法，包括以下步驟：

S1：在齒輪齒根表面加工出表面結(jié)構(gòu)，所述表面結(jié)構(gòu)為存在6～40微米峰谷高度差的凹凸紋理；

S2：噴丸強(qiáng)化處理，以擠壓凹凸紋理產(chǎn)生剪切變形，促使凹凸紋理的峰谷高度差降低至1～8微米。

優(yōu)選的，所述凹凸紋理具有同向性且按規(guī)律排列，或具有各同向性且隨機(jī)排列。

優(yōu)選的，所述凹凸紋理為平行直波紋或平行曲波紋，且波長為峰谷高度差的2～5倍。

優(yōu)選的，所述波形為正弦波、余弦波、鋸齒波、倒梯形波、正梯形波、雙梯形波、倒弧型波和/或正弧型波。

優(yōu)選的，所述凹凸紋理為凸體或刻痕。

優(yōu)選的，所述步驟S2中，噴丸強(qiáng)度為0.1～0.6mmA，覆蓋率為200％。

優(yōu)選的，所述噴丸強(qiáng)化處理為氣動噴丸、離心噴丸、旋片噴丸、超聲噴丸、或激光噴丸。

優(yōu)選的，所述步驟S1之前還包括對齒輪齒根表面進(jìn)行除油、除銹、清洗和干燥處理。

本發(fā)明的有益效果是：

在進(jìn)行噴丸強(qiáng)化處理之前先加工表面結(jié)構(gòu)，使得采用噴丸強(qiáng)化處理后，可在齒輪齒根表面產(chǎn)生更大、更深的殘余壓應(yīng)力層以及產(chǎn)生具有預(yù)設(shè)方向性的殘余壓應(yīng)力，增大最表面的殘余壓應(yīng)力值，從而加強(qiáng)噴丸強(qiáng)化的效果，使齒輪齒根表層更易產(chǎn)生劇烈塑性變形和晶粒細(xì)化，便于制備超細(xì)晶或納米晶表層材料。

附圖說明：

圖1為本發(fā)明的平行直波紋的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明的平行曲波紋的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為表面結(jié)構(gòu)的縱截面波形示意圖；

圖4為本發(fā)明的凸體的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明的刻痕的結(jié)構(gòu)意圖；