齿轮的残余应力检测

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汽车齿轮

齿轮的残余应力检测韶关宏大齿轮有限公司摘

赵玉棋

骆庆华

要:本文就齿轮残余应力的 x光射线检浏过程方法进行讨论

关键词:齿轮

喷丸

残余应力

检测

机械零件在加工过程中,由于金属材料各部份发生不均匀的塑性变形而产生残余应力

通过测量衍射角 2随晶面取向不同而发生变 e化来求得应力 6

残余应力的产生,降低了工件的承载能力,使工件尺寸及形状发生变化但是,在某些情况

2试样表面处理在 X光射线检测技术中,试样表面处理是关键问题之一,因为所用 X光射线不属硬射线,在金属表面的有效穿透深度只不过几微米,测量应力就是这深度内应力的加权平均值原

下,残余应力的存在也会产生有利的作用,承受弯扭交变载荷的零件,如使其表面产生残

余压应力,可抑制表层疲劳裂纹的产生及扩展,从而提高工件的疲劳强度因此,齿轮的生

则上讲,表面光洁度越高,测定就越准确随深度增加而增大,在 0 02一 0 0~ . 5 04 .最大值,随后又随着深度增加而减少

并

产现在都采用喷丸的方法,使工件表面形成具有压应力的残余应力,以提高工件的疲劳强度

且,齿轮喷丸后,最离表面的残余应力稍低,但左右为伊顿公

残余应力的检测,我公司采用的检测设备是较为先进的 x光射线检测仪,现就其检测过程方法进行讨论

司要求齿轮残余应力的检测的深度为 0 02一 . 5 . 0 0 38m m间因此,在检测齿轮残余应力前,要

进行多次电解抛光侵蚀,使其侵蚀层在 0 02 5一 . 0 . 38m m l进行测量 0 d e

1测t原理X光射线检测仪的测量原理是基于 X光射线的衍射理论:当一束具有一定波长人的 X光射线照射到多晶体上时,会在一定角度 2 0上接收到反射的 x光射线强度的极大值 (即衍

3测t方法X光射线检测的测量方法有:固定中法和固定帕法,同倾法和侧倾法,以及侧倾固定中法,它们各有优缺点现在我们采用的是侧倾

射峰 ),这便是 x光射线的衍射现象 x光射线波长入衍射晶面距 d和衍射角 2之间遵从布 0拉格定律:Zd sinZe二 (n二 2 . !) n入 1. 3在已知 x

固定中法,它是将侧倾法和固定中法结合起来,它具备了两者的优点,测量中,不论衍射峰

是否漫散,它的背底都基本上不会倾斜,峰形对

称性好,而且,在无织构的情况下,峰形及强度不随中角而变化,显然,这个特点对提高测量精度十分有利,从这个角度讲,侧倾固定中法应该是最理想的测量方法

光射线波长入的条件下,布拉格定律把宏观上可以测量的衍射角 2 e与晶面距 d建立起确定

关系,当材料中有应力 6存在时,其晶面距 d必然随晶面与应力相对取向不同而有所变化,按照布拉格定律,衍射角 Ze也会改变我们可以

4定峰方法

汽车齿轮

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X光射线检测的关键是准确测定衍射角Z e,然而仪器直接测得的衍射角 2的分布曲 0

m Pa d l

根据对齿轮检测实验对比,其它条件参数为:Ze扫描范围:16#一 8, 2 4 14 0 0扫描步距:

线,在计算机控制的步进扫描或使用位敏探测器的情况下,直接测得的是一系列#点 ,衍射强度是随机变量,如何由这些点求出满足布拉格定律衍射角 2呢?这就是所谓定峰问题在 0 X光射线分析技术发展过程中,先后行成了半

0 .1 0扫描时间:梦,管电压; kV,管电流; M A 0, 4 2 7

以上测量条件参数,通过检测实验对比,认为还是比较合适的当然,这些检测条件参

数和方法还在试验探讨中,有待更有力的实验手段和更多实验结果予以验证通过齿轮 x射线的应力检测,证明了齿轮经过强力喷丸后,引起了一定的塑性变形,使

高宽法抛物线法重心法交相关法等的方法在不同情况下会更合适

不同

根据齿轮的检

测特点和实验对比,现采用交相关法较合适

5测t条件参数选择中角的选择:根据齿轮的检测特点,中角选取了 0和 45两站,因为这样工作效率较高 o 0考虑到节和齿根的检测面是非平面,故采用最小直径为咖石~的人射准直管,以减少

工件表面形成具有压应力的残余应力,起到了强化零件的作用,提高了工件的韧性和疲劳强度通过 X射线的应力检测,还可以为喷丸质

量检验提供依据,指导改变喷丸的工艺参数,保证喷丸质量参考文献:1.吕克茂. X射线应力检侧方法. 2 .李家宝.机械工程材料侧试手开. 3 .中华人民共和国国家标准 G B 7 7以一 X射戏应力检 7 8侧方法_

照射面积,增加检测准确性因为齿轮是铁素体型钢,故晶面指数为 (2 11 ),辐射为 C rK a靶

为了和伊顿公司的检测相比较,压力常数采用了一 7 m p咐 a,而不采

用较常用的一 1 9 2 g 38

(上接第 20页 )4结得出以下一些结论

论

齿轮副啮合的影响最大

也就是说鼓形修形对

经过分析整理出的数据和图表,我们可以由于是在特定工况下的特定齿轮,得出的结论有一定的局限性,仅供参考

于工作转速的高低,传动扭矩的大小都有良好的适应性

d .在变载荷工况下,低重合度直齿轮副的最佳修形是线性修形加鼓形修形实际使用中不应采用过大的鼓形,会造成在低载荷时重合度下降,反而会增加振动和噪音 e.低重合度直齿轮最佳修形起始点是单齿啮合区和双齿啮合区的转换点,即标准长度的

a.齿形修形对低重合度直齿轮副的啮合有重要影响如在 96 N而 183 3r m工况下,采用 0 p

鼓形修形,传动误差的变动量降低了 2%,振 3幅降低了 2% 9 b.在低载荷时,齿形修形对低重合度直齿

修形

轮副啮合的影响更大

如在 96 N而 1833r m工 0 P参考文献1高维山.变速器.人民交通出版社 .卯 . 19 82刘德昭.汽车变速器齿轮的齿形修整.

况下,采用鼓形修形,传动误差的变动量降低了3 2%,而在 1 0 N而 1 10甲m工况下,采用鼓形 6 0修形,传动误差的变动量仅仅降低了 1% 4 c.无论何种工况,鼓形修形对低重合度直

3邱宣怀.机械设计(第四版 ).高等教育出版社.19 7 . 9 7