De nombreuses parties deles nouveaux réducteurs d'énergieetengrenages automobilesLe projet nécessite un grenaillage après meulage des engrenages, ce qui détériorera la qualité de la surface de la dent et affectera même les performances NVH du système. Cet article étudie la rugosité de la surface des dents dans différentes conditions du processus de grenaillage et dans différentes pièces avant et après le grenaillage. Les résultats montrent que le grenaillage augmentera la rugosité de la surface des dents, qui est affectée par les caractéristiques des pièces, les paramètres du processus de grenaillage et d'autres facteurs ; Dans les conditions actuelles du processus de production par lots, la rugosité maximale de la surface des dents après le grenaillage est 3,1 fois supérieure à celle avant le grenaillage. L'influence de la rugosité de la surface des dents sur les performances NVH est discutée et les mesures visant à améliorer la rugosité après grenaillage sont proposées.

Dans le contexte ci-dessus, cet article aborde les trois aspects suivants :

Influence des paramètres du processus de grenaillage sur la rugosité de la surface des dents ;

Le degré d'amplification du grenaillage sur la rugosité de la surface des dents dans les conditions existantes du processus de production par lots ;

Impact de l'augmentation de la rugosité de la surface des dents sur les performances NVH et mesures visant à améliorer la rugosité après le grenaillage.

Le grenaillage fait référence au processus par lequel de nombreux petits projectiles de haute dureté et se déplaçant à grande vitesse frappent la surface des pièces. Sous l'impact à grande vitesse du projectile, la surface de la pièce produira des piqûres et une déformation plastique se produira. Les organisations autour des fosses vont résister à cette déformation et générer des contraintes de compression résiduelles. Le chevauchement de nombreuses piqûres formera une couche de contrainte de compression résiduelle uniforme sur la surface de la pièce, améliorant ainsi la résistance à la fatigue de la pièce. Selon la manière d'obtenir une vitesse élevée par grenaillage, le grenaillage de précontrainte est généralement divisé en grenaillage à air comprimé et grenaillage centrifuge, comme le montre la figure 1.

Le grenaillage à air comprimé utilise de l'air comprimé comme puissance pour pulvériser la grenaille du pistolet ; Le grenaillage centrifuge utilise un moteur pour entraîner la turbine à tourner à grande vitesse pour lancer la grenaille. Les paramètres clés du processus de grenaillage de précontrainte comprennent la résistance à la saturation, la couverture et les propriétés du milieu de grenaillage (matériau, taille, forme, dureté). La résistance à la saturation est un paramètre permettant de caractériser la résistance au grenaillage, qui est exprimée par la hauteur de l'arc (c'est-à-dire le degré de flexion de l'éprouvette Almen après le grenaillage) ; Le taux de couverture fait référence au rapport entre la surface couverte par la fosse après le grenaillage et la surface totale de la zone grenaillée ; Les supports de grenaillage de précontrainte couramment utilisés comprennent les grenailles de coupe de fil d'acier, les grenailles d'acier moulé, les grenailles de céramique, les grenailles de verre, etc. La taille, la forme et la dureté des supports de grenaillage de précontrainte sont de différentes qualités. Les exigences générales du processus pour les pièces d'arbre de transmission sont présentées dans le tableau 1.

La pièce de test est le pignon d'arbre intermédiaire 1/6 d'un projet hybride. La structure de l'engrenage est illustrée à la figure 2. Après meulage, la microstructure de la surface de la dent est de grade 2, la dureté de la surface est de 710HV30 et la profondeur effective de la couche de durcissement est de 0,65 mm, le tout dans les limites des exigences techniques. La rugosité de la surface de la dent avant le grenaillage est indiquée dans le tableau 3 et la précision du profil de la dent est indiquée dans le tableau 4. On peut voir que la rugosité de la surface de la dent avant le grenaillage est bonne et que la courbe du profil de la dent est lisse.

Plan de test et paramètres de test

Une machine de grenaillage à air comprimé est utilisée dans le test. En raison des conditions d’essai, il est impossible de vérifier l’impact des propriétés du grenaillage (matériau, taille, dureté). Par conséquent, les propriétés du milieu de grenaillage sont constantes lors du test. Seul l’impact de la résistance à la saturation et de la couverture sur la rugosité de la surface de la dent après grenaillage est vérifié. Voir le tableau 2 pour le schéma de test. Le processus de détermination spécifique des paramètres de test est le suivant : tracez la courbe de saturation (Figure 3) via le test du coupon Almen pour déterminer le point de saturation, de manière à verrouiller la pression de l'air comprimé, le débit de grenaille d'acier, la vitesse de déplacement de la buse, la distance entre la buse et les pièces. et d'autres paramètres d'équipement.

résultat du test

Les données de rugosité de la surface des dents après grenaillage de précontrainte sont présentées dans le tableau 3 et la précision du profil de la dent est présentée dans le tableau 4. On peut voir que dans les quatre conditions de grenaillage, la rugosité de la surface de la dent augmente et la courbe du profil de la dent devient concave et convexe après grenaillage. Le rapport de la rugosité après pulvérisation sur la rugosité avant pulvérisation est utilisé pour caractériser le grossissement de rugosité (Tableau 3). On peut voir que le grossissement de la rugosité est différent dans les quatre conditions de procédé.

Suivi par lots du grossissement de la rugosité de la surface des dents par grenaillage

Les résultats des tests de la section 3 montrent que la rugosité de la surface de la dent augmente à des degrés divers après le grenaillage avec différents processus. Afin de bien comprendre l'amplification du grenaillage sur la rugosité de la surface des dents et d'augmenter le nombre d'échantillons, 5 articles, 5 types et 44 pièces au total, ont été sélectionnés pour suivre la rugosité avant et après le grenaillage dans les conditions de production par lots. processus de grenaillage. Voir le tableau 5 pour les informations physiques et chimiques et les informations sur le processus de grenaillage des pièces à chenilles après meulage des engrenages. Les données de rugosité et de grossissement des surfaces des dents avant et arrière avant le grenaillage sont présentées sur la figure 4. La figure 4 montre que la plage de rugosité de la surface des dents avant le grenaillage est de Rz1,6 µm à Rz4,3 µm. Après le grenaillage, la rugosité augmente et la plage de distribution est Rz2,3 µm-Rz6,7 µm； La rugosité maximale peut être amplifiée jusqu'à 3,1 fois avant le grenaillage.

Facteurs influençant la rugosité de la surface dentaire après grenaillage

Le principe du grenaillage montre que la dureté élevée et la grenaille en mouvement à grande vitesse laissent d'innombrables piqûres sur la surface de la pièce, qui sont la source de contraintes de compression résiduelles. Dans le même temps, ces piqûres augmenteront inévitablement la rugosité de la surface. Les caractéristiques des pièces avant le grenaillage et les paramètres du processus de grenaillage affecteront la rugosité après le grenaillage, comme indiqué dans le tableau 6. Dans la section 3 de ce document, dans les quatre conditions de processus, la rugosité de la surface de la dent après le grenaillage augmente à différents degrés. Dans ce test, il existe deux variables, à savoir la rugosité avant grenaillage et les paramètres de processus (résistance à la saturation ou couverture), qui ne peuvent pas déterminer avec précision la relation entre la rugosité après grenaillage et chaque facteur d'influence. À l'heure actuelle, de nombreux chercheurs ont effectué des recherches à ce sujet et ont proposé un modèle de prédiction théorique de la rugosité de surface après grenaillage basé sur une simulation par éléments finis, qui est utilisé pour prédire les valeurs de rugosité correspondantes de différents processus de grenaillage.

Sur la base de l'expérience réelle et des recherches d'autres chercheurs, les modes d'influence de divers facteurs peuvent être spéculés, comme le montre le tableau 6. On peut voir que la rugosité après grenaillage est largement affectée par de nombreux facteurs, qui sont également les facteurs clés. affectant la contrainte de compression résiduelle. Afin de réduire la rugosité après le grenaillage dans le but de garantir la contrainte de compression résiduelle, un grand nombre de tests de processus sont nécessaires pour optimiser en permanence la combinaison de paramètres.

Influence de la rugosité de la surface dentaire sur les performances NVH du système

Les pièces d'engrenage se trouvent dans le système de transmission dynamique et la rugosité de la surface des dents affectera leurs performances NVH. Les résultats expérimentaux montrent que sous la même charge et la même vitesse, plus la rugosité de la surface est grande, plus les vibrations et le bruit du système sont importants ; Lorsque la charge et la vitesse augmentent, les vibrations et le bruit augmentent de manière plus évidente.

Ces dernières années, les projets de nouveaux réducteurs d'énergie ont augmenté rapidement et montrent la tendance au développement de la vitesse élevée et du couple élevé. À l'heure actuelle, le couple maximal de notre nouveau réducteur d'énergie est de 354 N · m et la vitesse maximale est de 16 000 tr/min, qui sera augmentée à plus de 20 000 tr/min à l'avenir. Dans de telles conditions de travail, l’influence de l’augmentation de la rugosité de la surface dentaire sur les performances NVH du système doit être prise en compte.

Mesures d'amélioration de la rugosité de la surface des dents après grenaillage

Le processus de grenaillage après meulage des engrenages peut améliorer la résistance à la fatigue de contact de la surface de la dent de l'engrenage et la résistance à la fatigue en flexion de la racine de la dent. Si ce processus doit être utilisé pour des raisons de résistance dans le processus de conception des engrenages, afin de prendre en compte les performances NVH du système, la rugosité de la surface des dents d'engrenage après grenaillage peut être améliorée sous les aspects suivants :

un. Optimisez les paramètres du processus de grenaillage et contrôlez l'amplification de la rugosité de la surface des dents après le grenaillage dans le but d'assurer la contrainte de compression résiduelle. Cela nécessite de nombreux tests de processus et la polyvalence du processus n'est pas forte.

b. Le processus de grenaillage composite est adopté, c'est-à-dire qu'une fois le grenaillage de résistance normale terminé, un autre grenaillage de précontrainte est ajouté. La résistance accrue du processus de grenaillage de précontrainte est généralement faible. Le type et la taille des matériaux de grenaille peuvent être ajustés, tels que la grenaille de céramique, la grenaille de verre ou la grenaille coupée en fil d'acier de plus petite taille.

c. Après le grenaillage, des processus tels que le polissage de la surface des dents et l'affûtage libre sont ajoutés.

Dans cet article, la rugosité de la surface des dents dans différentes conditions de processus de grenaillage et dans différentes pièces avant et après le grenaillage est étudiée, et les conclusions suivantes sont tirées sur la base de la littérature :

◆ Le grenaillage augmentera la rugosité de la surface des dents, qui est affectée par les caractéristiques des pièces avant le grenaillage, les paramètres du processus de grenaillage et d'autres facteurs, et ces facteurs sont également les facteurs clés affectant la contrainte de compression résiduelle ;

◆ Dans les conditions actuelles du processus de production par lots, la rugosité maximale de la surface des dents après le grenaillage est 3,1 fois supérieure à celle avant le grenaillage ;

◆ L'augmentation de la rugosité de la surface des dents augmentera les vibrations et le bruit du système. Plus le couple et la vitesse sont élevés, plus l'augmentation des vibrations et du bruit est évidente ;

◆ La rugosité de la surface des dents après le grenaillage peut être améliorée en optimisant les paramètres du processus de grenaillage, le grenaillage composite, l'ajout d'un polissage ou d'un affûtage libre après le grenaillage, etc. L'optimisation des paramètres du processus de grenaillage devrait contrôler l'amplification de la rugosité pour environ 1,5 fois.