噴丸強化工藝在提高工件可靠性和耐久性方面效 果顯著，在航空、航天、汽車、機車、汽輪機、船舶、 機械等各行業(yè)中被廣泛應用。

　　裝載機是牽引型底盤傳動，隨著市場對裝載機產 品的耐用性和可靠性要求的提高，對承擔主要動力傳動 的驅動橋的質量和可靠性的要求隨之提高，單純通過加 大弧齒輪錐齒副的尺寸來保證要求，受制于整車對橋包 及橋殼尺寸的限制，為此，從齒輪制造的工藝著手，對 前橋主傳動齒輪噴丸強化工藝進行了研究，提升強度及 使用壽命。由于裝載機作為工程施工機械的特殊性，為 了確認其通過噴丸強化能夠增強性能的可行性，必須對 其應用進行試驗驗證。

　　1 噴丸強化概述

　　噴丸強化的過程就是將高速運動的彈丸流噴向零 件表面的過程。用于提高零件的抗疲勞及耐應力腐蝕能 力，運作機理是利用高速運動的彈丸(60 ～ 110m/s) 流連續(xù)沖擊被強化工件表面， 迫使靶材表面和表層(0.10 ~ 0.85mm) 在循環(huán)性變形過程中發(fā)生以下變化： (1) 顯微組織結構發(fā)生改性;(2)非均勻的塑變外表層引 入殘余壓應力，內表層產生殘余拉應力;(3)外表面 粗糙度發(fā)生變化(RaRz)。通過使用噴丸強化工藝， 可提高材料 / 零件疲勞斷裂抗力，防止疲勞失效，塑性 變形與脆斷，提高疲勞壽命。通過噴丸強化，一般可提 高疲勞壽命 1 ～ 3 倍，甚至可提高幾十倍。在飛機制造 及維修、汽輪機、發(fā)電機等大量采用 ，是一種特殊的工藝方法。

　　2 當前齒輪存在問題

　　2.1 研究零件的質量特性及相關信息

　　研究零件的質量特性及相關信息如表 1。

　　2.2 當前齒輪失效模式

　　研究齒輪存在較高的外部反饋率，主要失效方式 為崩齒、斷齒。經失效分析研究，失效原因為抗疲勞強 度不足，失效件模式如圖 1，為解決強度不足的問題， 開展應用噴丸強化工藝試驗及可靠性驗證。

圖 1 大螺旋錐齒輪失效模式

　　3 噴丸強化工藝

　　3.1 噴丸強化工藝參數(shù)

　　經分析研究，使用以下噴丸強化工藝參數(shù)，噴丸 強度：0.45 ～ 0.55mmA， 覆蓋率 200%; 彈丸要求： 預 鈍化鋼絲切丸 CW-23，硬度 HRC55 ～ 60。

　　3.2 噴丸強化方式

　　表 1 零件的質量特性及相關信息

　　3.3 噴丸強化參數(shù)檢測

　　層深及殘余應力檢測。弧齒錐齒輪強化噴丸后的外觀效果如圖 2。

圖 2 強化噴丸后齒輪效果

　　采用 ASTM-E915-2010、EN15305-2008 及 GB7704- 2010 等標準規(guī)定的方法，進行殘余應力檢測。使用電 解拋光機型號 Proto-8818, 飽和 NaC1 水電解液， 數(shù)顯 千分表檢測電解拋光深度，檢查結果見表 2，其中負值 應力代表壓應力。

表 2 殘余應力檢測表

　　經 過 強 力 噴 丸 后 表 面 5μm 殘余壓應力達到約 700MPa，次表層 50μm 殘余壓應力達到約 1000MPa，較強力噴丸前提高 300% 以上，強化參數(shù)符合預期要求。

　　4 試驗

　　4.1 臺架試驗

　　臺架對比試驗方案如表 3。

表 3 臺架對比試驗方案

　　4.2 臺架試驗參數(shù)及結果

　　使用驅動橋專業(yè)疲勞壽命試驗臺，分別對裝配有 噴丸強化型和普通型兩種弧齒錐齒輪的前橋總成進行加 載試驗，完成了各 2 套共 4 套橋總成試驗，試驗結果壽 命，經分析計算，噴丸強化后的弧齒錐齒輪齒輪平均壽 命提高 361.3%，預計強化噴丸后的弧齒錐齒輪的外反 饋率下降約 78.3%。

　　4.3 整機可靠性試驗參數(shù)及結果

　　根據(jù)臺架試驗的結論，策劃進行了小批量實際工 況驗證，最后進入批量實施，進入穩(wěn)定期后考查期外反 饋率下降為原來的 1/34.3 倍，取得滿意效果。

　　5 結語

　　由于硬齒面齒輪的基體硬度較高，只能通過強化 噴丸的方法進行強化，通過強化噴丸試驗及檢測分析， 優(yōu)化噴丸工藝，可以達到強化噴丸的目的。根據(jù)試驗研 究和驗證的結果可知，應用合適的強化噴丸工藝，所達 到的噴丸效果可有效提升弧齒錐齒輪的強度，大幅提升 齒輪壽命和可靠性，是提升裝載機驅動橋承載能力的有 效方法。