の多くの部分新しいエネルギー還元装置ギアそして自動車用品プロジェクトでは、歯の表面の品質を悪化させ、システムのNVHパフォーマンスに影響を与えるギア研削後のショットピーニングが必要です。このペーパーでは、さまざまなショットピーニングプロセス条件とショットピーニングの前後のさまざまな部分の歯の表面の粗さを研究します。結果は、ショットのピーニングが歯の表面の粗さを増加させることを示しています。これは、部品の特性、ショットピーニングプロセスパラメーター、およびその他の要因の影響を受けます。既存のバッチ生産プロセス条件下では、ショットピーニング後の最大歯表面粗さは、ショットピーニングの前に3.1倍です。 NVHのパフォーマンスに対する歯の表面の粗さの影響について説明し、ショットピーニング後の粗さを改善するための尺度が提案されています。

上記の背景の下で、このペーパーでは、次の3つの側面から説明します。

歯の表面粗さに対するショットピーニングプロセスパラメーターの影響;

既存のバッチ生産プロセス条件下での歯表面の粗さのショットピーニングの増幅度。

NVHのパフォーマンスに対する歯の表面粗さの増加の影響と、ショットピーニング後の粗さを改善するための測定値。

ショットピーニングとは、高硬度と高速運動を持つ多数の小さな発射体が部品の表面に当たるプロセスを指します。発射体の高速衝撃の下では、部品の表面がピットを生成し、塑性変形が発生します。ピットの周りの組織は、この変形に抵抗し、残留圧縮応力を生成します。多数のピットの重なりにより、部品の表面に均一な残留圧縮応力層が形成されるため、部品の疲労強度が改善されます。ショットによる高速を得る方法によれば、ショットピーニングは一般に、図1に示すように、圧縮エアショットのピーニングと遠心ショットピーニングに分けられます。

圧縮されたエアショットピーニングは、銃からショットを吹き付けるための電力として圧縮空気を取ります。遠心ショットブラストは、モーターを使用してインペラを駆動して高速で回転させてショットを投げます。ショットピーニングの主要なプロセスパラメーターには、飽和強度、カバレッジ、およびショットピーニング中程度の特性（材料、サイズ、形状、硬度）が含まれます。飽和強度は、ショットピーニング強度を特徴付けるパラメーターであり、これはアークの高さ（つまり、ショットピーニング後のアルメンテストピースの曲げ程度）で表されます。カバレッジレートとは、ショットのピーイングエリアの総面積へのショットのピーニング後のピットで覆われたエリアの比率を指します。一般的に使用されるショットピーニングメディアには、スチールワイヤー切断ショット、キャストスチールショット、セラミックショット、ガラスショットなどが含まれます。トランスミッションギアシャフト部品の一般的なプロセス要件を表1に示します。

テスト部分は、ハイブリッドプロジェクトの中間シャフトギア1/6です。ギア構造を図2に示します。粉砕後、歯表面の微細構造はグレード2、表面硬度は710HV30、有効硬化層の深さは0.65mmで、すべて技術的要件内です。ショットピーニングの前の歯の表面の粗さを表3に示し、歯のプロファイルの精度を表4に示します。ショットピーニング前の歯の表面の粗さは良好で、歯のプロファイル曲線が滑らかであることがわかります。

テスト計画とテストパラメーター

圧縮エアショットピーニングマシンがテストで使用されます。テスト条件のため、ショットピーニング媒体特性（材料、サイズ、硬度）の影響を検証することは不可能です。したがって、ショットピーニング媒体の特性はテストで一定です。ショットピーニング後の歯の表面粗さに対する飽和強度とカバレッジの影響のみが検証されます。テストスキームについては、表2を参照してください。テストパラメーターの特定の決定プロセスは次のとおりです。飽和曲線（図3）を描画して飽和ポイントを決定し、圧縮された空気圧、スチールショットフロー、ノズルの移動速度、部品からのノズル距離、その他の機器パラメーターをロックします。

テスト結果

ショットピーニング後の歯の表面粗さのデータを表3に示し、歯のプロファイルの精度を表4に示します。4ショットのピーニング条件下では、歯の表面の粗さが増加し、歯のプロファイル曲線が凹んで凸になります。スプレー前の粗さに噴霧した後の粗さの比は、粗さの倍率を特徴付けるために使用されます（表3）。粗さの倍率は、4つのプロセス条件で異なることがわかります。

ショットピーニングによる歯の表面粗さの拡大のバッチ追跡

セクション3のテスト結果は、歯の表面の粗さが、異なるプロセスで覗き込んだ後、さまざまな程度で増加することを示しています。歯の表面の粗さでのショットピーニングの増幅を完全に理解し、サンプル、5つのアイテム、5種類、44部のサンプルの数を増やすために、バッチ生産ショットのピーニングプロセスの条件下でショットピーニングの前後に粗さを追跡するために選択されました。物理的および化学物質情報については、ギア研削後の追跡部品のピーニングプロセス情報について表5を参照してください。ショットピーニングの前の前後の歯の表面の粗さと倍率データを図4に示します。図4は、ショットピーニング前の歯の表面粗さの範囲がRZ1.6μm-rz4.3μmbotであることを示しています。ショットピーニングの後、粗さが増加し、分布範囲はRz2.3μm-rz6.7μmです。

ショットのピーニング後の歯の表面粗さの因子に影響を与える

ショットピーニングの原理から見ると、高い硬度と高速の移動ショットが部分表面に無数のピットが残ることを見ることができます。これは残留圧縮応力の源です。同時に、これらのピットは表面の粗さを増加させるようになります。ショットピーニング前の部品の特性とショットピーニングプロセスパラメーターは、表6に記載されているように、ショットピーニング後の粗さに影響します。このペーパーのセクション3に、4つのプロセス条件下で、ショットピーニング後の歯の表面粗さは異なる程度に増加します。このテストでは、2つの変数があります。つまり、プリショットの粗さとプロセスパラメーター（飽和強度またはカバレッジ）があります。これは、ポストショットのピーニングの粗さと各単一の影響因子との関係を正確に決定できません。現在、多くの学者がこれについて研究を行っており、有限要素シミュレーションに基づいてショットピーニング後に表面粗さの理論的予測モデルを提出しました。

実際の経験と他の学者の研究に基づいて、さまざまな要因の影響モードは、表6に示すように推測できます。ショットピーニング後の粗さは、残留圧縮応力に影響を与える重要な要因である多くの要因によって包括的に影響を受けることがわかります。残留圧縮応力を確保する前提でショットを撮影した後の粗さを減らすために、パラメーターの組み合わせを継続的に最適化するには、多数のプロセステストが必要です。

システムのNVHパフォーマンスに対する歯の表面粗さの影響

ギアパーツは動的伝送システムにあり、歯の表面の粗さはNVHのパフォーマンスに影響します。実験結果は、同じ荷重と速度の下で、表面の粗さが大きいほど、システムの振動とノイズが大きくなることを示しています。負荷と速度が上昇すると、振動と騒音が明らかに増加します。

近年、新しいエネルギー削減剤のプロジェクトは急速に増加しており、高速と大きなトルクの開発動向を示しています。現在、新しいエネルギー還元剤の最大トルクは354n・mで、最大速度は16000R/minであり、将来2000R/min以上に増加します。このような労働条件下では、システムのNVH性能に対する歯の表面粗さの増加の影響を考慮する必要があります。

ショットピーニング後の歯の表面粗さの改善測定

ギア研削後のショットピーニングプロセスは、ギア歯の表面の接触疲労強度と歯の根の曲げ疲労強度を改善することができます。システムのNVHパフォーマンスを考慮するために、ギア設計プロセスの強度の理由によりこのプロセスを使用する必要がある場合、ショットピーニング後のギア歯表面の粗さは、次の側面から改善できます。

a。ショットピーニングプロセスパラメーターを最適化し、残留圧縮応力を確保する前提でショットを覗き込んだ後の歯の表面粗さの増幅を制御します。これには多くのプロセステストが必要であり、プロセスの汎用性は強くありません。

b。複合ショットピーニングプロセスが採用されています。つまり、通常の筋力ショットピーニングが完了した後、別のショットピーニングが追加されます。ショットピーニングプロセスの強度の増加は通常小さいです。ショットマテリアルの種類とサイズは、セラミックショット、ガラスショット、またはサイズが小さい鋼鉄製のワイヤーカットなど、調整できます。

c。ショットピーニングの後、歯の表面研磨や自由な磨きなどのプロセスが追加されます。

この論文では、さまざまなショットピーニングプロセス条件とショットピーニングの前後のさまざまな部分の歯表面の粗さが研究されており、次の結論が文献に基づいて描かれています。

◆ショットピーニングは歯の表面の粗さを増加させます。これは、ショットのピーニング、ショットのピーニングプロセスパラメーター、およびその他の要因の前に部品の特性の影響を受けます。これらの要因は、残留圧縮応力に影響を与える重要な要因でもあります。

◆既存のバッチ生産プロセス条件下では、ショットピーニング後の最大歯表面粗さは、ショットピーニングの前に3.1倍です。

◆歯の表面の粗さの増加は、システムの振動とノイズを増加させます。トルクと速度が大きいほど、振動とノイズの増加が明らかになります。

◆ショットのピーニング後の歯の表面の粗さは、ショットピーニングプロセスパラメーター、複合ショットピーニング、ショットピーニング後のポリッシングまたはフリーホーニングの追加など、ショットピーニングプロセスパラメーターの最適化が粗さの増幅を約1.5回制御すると予想されます。