作為一種可重復(fù)的制造工藝，為了提高齒輪的抗疲勞性能和抗應(yīng)力腐蝕性能，噴丸在齒輪加工中具有重要的應(yīng)用價值。
雖然大家都熟悉噴砂，但人們錯誤地認(rèn)為噴丸與噴砂是一回事。然而，這兩個過程是完全不同的。噴砂是一種清理的過程，噴丸是改變被噴丸物體表面的表面強化過程。從更多的技術(shù)角度來說，噴丸是一種冷加工過程，用來減少殘余壓應(yīng)力，提高了抗疲勞能力和內(nèi)應(yīng)力開裂的能力。噴丸通過使材料壓入本體內(nèi)部，從而使材料在表面產(chǎn)生塑性變形，增加其強度。
噴丸主要用于受壓的機械零件上。這就是為什么齒輪、齒輪軸和花鍵從噴丸中獲益的原因。
與機械加工過程一樣，噴丸是一個可重復(fù)的過程，遵循規(guī)范和程序。為了正確地對工件進(jìn)行噴丸處理，必須確定以下信息提供給噴丸操作人員：
*要使用的噴丸介質(zhì)的類型、尺寸和硬度
*所需的強度(該部件的強度如何)
*所需的覆蓋數(shù)量（一次、兩次等）
*要使用的機床的類型
*要使用的規(guī)范，例如，AMS2430
此外，重要的是要包括那些區(qū)域需要被噴丸所覆蓋，那些區(qū)域不需要被噴丸所覆蓋，并且需要對其進(jìn)行防護(hù)。
噴丸介質(zhì)，通常被稱為噴頭，可以由許多材料制成。最常見的是鋼、玻璃和陶瓷。使用的介質(zhì)類型取決于所使用的部分。鋼鐵介質(zhì)是齒輪產(chǎn)品使用的最熱門的物質(zhì)。鋼鐵介質(zhì)，由鑄、鍛和條件切割線(CCW)所制作成，用于中強和高強度噴丸。玻璃和陶瓷珠子是相當(dāng)普通的適用于中、低強度噴丸的物質(zhì)。每種類型的噴丸介質(zhì)都有自己的好處，但是使用CCW和陶瓷珠介質(zhì)變得越來越流行。例如，對于噴丸滲碳齒輪，推薦介質(zhì)硬度RC 55-65。通過使用硬介質(zhì)，有可能在滲碳齒輪上形成更深的壓縮層。
齒輪的齒根部分是最重要的部位，齒面上有較深的壓縮層，可以減少齒輪的點蝕，延長齒輪的使用壽命。在噴丸過程產(chǎn)生的坑洼表面可以產(chǎn)生更多的表面積，從而幫助潤滑油存留在齒輪齒面上。
對于材料硬度HRC 50及以下的零件，推薦采用普通介質(zhì)的硬度HRC 45-52。所用噴丸介質(zhì)的大小應(yīng)該是被削掉的最小半徑的一半(或更小)。
圖1
強度描述了噴丸介質(zhì)撞擊表面的難度。為了測量強度，使用了Almen測試條。這確保了在實際齒輪被噴丸的強度是正確的。典型的強度標(biāo)注為0.006-0.010A，A表示要使用的Almen測試條的類型。這三種主要類型是A、C和N。數(shù)字0.006-0.010表示噴丸過程所需的撓度。(見圖1)
為了量化噴丸的強度，將Almen條帶放置在Almen塊中(見圖2)，并對一側(cè)進(jìn)行噴丸。通過噴丸，測試條將彎曲成一個新月形。e(見圖3)。該條帶從塊中移除，未噴完的一邊放置在Almen量規(guī)上(見圖4)。該量規(guī)測量測試條的曲率(撓度)。由此產(chǎn)生的測量結(jié)果是達(dá)到的噴丸強度。
圖2
圖3
影響零件表面強度的因素有幾個。這些因素包括：
*從噴嘴(或噴輪)到零件的距離
*噴丸介質(zhì)在零件表面上的沖擊角
*噴丸介質(zhì)對零件表面的速度/沖擊速度
覆蓋率是用噴丸凹坑覆蓋的零件表面的數(shù)量。當(dāng)表面完全覆蓋(凹坑重疊）時，就實現(xiàn)了百分之百的全面覆。如果要得到百分之二百的覆蓋率時，必須將達(dá)到100%覆蓋的噴丸時間加倍。
圖4
機床
噴丸機有三種常見類型：離心輪、直接增壓器和噴氣發(fā)動機。這些是半自動或計算機控制的。
離心輪機使用一個或多個帶有葉片的渦輪來推動噴丸介質(zhì)的沖擊。這種機器的優(yōu)點是每分鐘噴射量大，達(dá)到其覆蓋范圍和強度的時間很快，它最適合需要整體噴丸的零件。這種機器的缺點是噴射點不能集中在某一零件的某一部分上。對于不需要噴丸的區(qū)域需要有特殊的保護(hù)措施，且需要有工件固定裝置。因此，一些航空行業(yè)的零部件公司完全禁止使用。
直接增壓機適用于需要中、高強度噴丸的零件。這種機器的優(yōu)點是它在噴丸特定領(lǐng)域具有較高精度。不同類型的噴嘴可以使噴丸范圍控制在一個范圍之內(nèi)，從一個非常緊密的區(qū)域到一個稀疏的區(qū)域。由于這種精確的控制，大多數(shù)數(shù)控噴丸機都使用噴嘴進(jìn)行介質(zhì)傳送。這種類型機器的缺點是它對低強度噴丸效果較差。
噴氣機適用于低強度和中等強度噴丸。與直接壓力機一樣，噴頭在噴丸時提供了大量的控制系統(tǒng)。這種類型的缺點是復(fù)雜的機床設(shè)置，因為機器通常有一個以上的噴嘴，有時可能有十幾個噴嘴。
規(guī)格
噴丸工藝包括許多規(guī)格-最常見的是AMS 2430，它取代了Mil-S-13165。就像機械加工一樣，噴丸是一種可測量、可重復(fù)的加工過程，具有精確的規(guī)格和程序，大多數(shù)OEM噴丸規(guī)格是基于Mil-S-13165和AMS 2430。
噴丸準(zhǔn)備
在噴丸齒輪、齒輪軸或花鍵之前，所有的加工、熱處理和無損檢測都必須完成，因為噴丸可能會關(guān)閉端面的裂紋，NDT可能檢測不到。
在噴丸前拋光齒輪，也有助于在齒輪的表面形成均勻的應(yīng)力層。你可以在噴丸后磨光齒輪，然后保證只要10%的壓縮層不被去除，所需的表面光潔度就會降低。齒輪齒面上的凹痕也將有助于保持潤滑劑(見圖5)。
圖5
噴丸已被證明可以提高包括齒輪在內(nèi)的金屬零件的疲勞壽命。但是，必須指出的是，過渡噴丸的零件有可能產(chǎn)生過度磨損，從而減少齒輪的壽命。考慮到這一點，在齒輪設(shè)計過程中考慮試驗噴丸工藝是很重要的，最好的做法是在不同的強度和不同的覆蓋率下進(jìn)行取樣，以確定哪一個因素組合將提供最好的結(jié)果。如果您正在為您的齒輪生產(chǎn)過程開發(fā)或添加一個噴丸標(biāo)注，AMS 2430是推薦的規(guī)格。