汽車工業(yè)設(shè)計(jì)工程師們已普遍利用噴丸強(qiáng)化工藝來提高傳動(dòng)零部件的使用壽命。通常，零件在熱處理后進(jìn)行噴丸強(qiáng)化，對(duì)于一些關(guān)鍵零件，如齒圈和行星齒輪等，強(qiáng)化是生產(chǎn)的較后一道工序。
關(guān)于什么是強(qiáng)化的概念，大家已經(jīng)從很多技術(shù)文獻(xiàn)上了解了，即高速噴射的鋼丸顆粒撞擊金屬零件表面，使工件表面材料發(fā)生彈塑性變形并呈現(xiàn)較高的殘余壓應(yīng)力。如果只想找一臺(tái)強(qiáng)化設(shè)備，并不難。但由于設(shè)備選擇不當(dāng)，造成產(chǎn)品的早期傳動(dòng)失效和必須全部回收的巨大損失，讓很多齒輪制造商們痛定思痛后，不得不重新審視這個(gè)聽上去并不復(fù)雜的工藝技術(shù)，并希望找到較合適的設(shè)備能滿足他們特定的強(qiáng)化應(yīng)用和要求。
噴丸強(qiáng)化原理和效果 金屬介質(zhì)（鋼丸或切絲丸）高速撞擊零件表面，造成表面塑性變形。這一影響延伸到材料表層，在表層下產(chǎn)生一個(gè)壓應(yīng)力，從而抵消不良的拉應(yīng)力。該殘余壓應(yīng)力延緩了疲勞斷裂的形成，從而延長零件的安全使用壽命。 齒輪熱處理后，其表面接受連續(xù)丸粒撞擊、亦可將殘余奧氏體轉(zhuǎn)化為馬氏體。這會(huì)增加材料的硬度，形成壓應(yīng)力。
就齒輪而言，較大的剪切應(yīng)力出現(xiàn)在齒根部和齒輪過渡區(qū)圓角半徑處。兩個(gè)齒面，主動(dòng)面和從動(dòng)面都承受不斷增加的負(fù)載。
因此，齒輪強(qiáng)化重點(diǎn)在于對(duì)以下部位的強(qiáng)化：
• 主動(dòng)面 l • 從動(dòng)面 l • 齒根部位
就強(qiáng)化要求，即強(qiáng)度和覆蓋率，不同齒輪有不同的要求，必須根據(jù)較終的應(yīng)用。覆蓋率是通過目測，而強(qiáng)度需利用阿爾門試片進(jìn)行測量。 強(qiáng)度測量 零件校對(duì)工具（PVT）， 設(shè)計(jì)用來將測試試片置于一些特定位置，在這些位置的試片可模擬零件有強(qiáng)度要求且必須進(jìn)行強(qiáng)度測試的區(qū)域位置。根據(jù)不同應(yīng)用，強(qiáng)度范圍從0.015 - 0.030 （在‘A’等級(jí)上）。一般覆蓋率要求在100% - 200%。 有以下幾種強(qiáng)化技術(shù)，各具優(yōu)勢(shì)：
離心力拋丸強(qiáng)化 l 壓縮空氣噴丸強(qiáng)化 l 混合式（噴嘴和拋頭） 介質(zhì)推進(jìn)類型
從產(chǎn)量方面考量，離心力拋丸強(qiáng)化優(yōu)于另外兩種方式。鋼丸在離心力的作用下從葉輪軸上的孔溢出到葉片上，再由高速轉(zhuǎn)動(dòng)的葉片沿固定角度拋出。單位時(shí)間內(nèi)，拋丸丸流覆蓋的面積大于噴嘴噴丸。但是，拋丸強(qiáng)化的應(yīng)用受限于待處理齒輪的尺寸。如果是強(qiáng)化小齒輪且齒根部面積狹小，就需要多個(gè)拋頭，固定在不同角度，以達(dá)到所需的強(qiáng)化效果。
另一種，壓縮空氣式噴丸強(qiáng)化，利用多個(gè)噴嘴，對(duì)準(zhǔn)齒面、齒根的特定部位，使丸流更集中、目標(biāo)更確定，可達(dá)到好的強(qiáng)化效果。
第三種是混合式，盡管應(yīng)用比較少，它的優(yōu)勢(shì)是在一臺(tái)設(shè)備上結(jié)合了拋丸強(qiáng)化的高產(chǎn)量和噴丸強(qiáng)化的高精度、可控性。
工藝參數(shù) 無論哪種強(qiáng)化技術(shù)，目的都是要取得一個(gè)持續(xù)恒定、可重復(fù)的強(qiáng)化強(qiáng)度。因此，必須了解工藝過程中，哪些關(guān)鍵變量會(huì)影響到較后的強(qiáng)化結(jié)果，包括：
離心力式拋丸強(qiáng)化 拋頭 拋頭轉(zhuǎn)速 拋射速度 拋射角度 拋頭位置 定向套移動(dòng) 直接壓力式噴丸強(qiáng)化 噴嘴 噴嘴尺寸 噴射壓力 噴射角度 噴嘴移動(dòng) 多個(gè)噴嘴
以上這些工藝變量都會(huì)影響強(qiáng)化較終效果：
拋頭直徑?jīng)Q定了鋼丸介質(zhì)被一定角度拋射出去時(shí)的速度。在同樣的拋頭轉(zhuǎn)速下，直徑為17.5”的拋頭產(chǎn)生的鋼丸拋射速度大于直徑為14”的拋頭，因而產(chǎn)生的強(qiáng)化強(qiáng)度也更高。
拋頭的馬力決定了單位時(shí)間內(nèi)被打出去的鋼丸數(shù)量
拋頭是由變頻機(jī)直接驅(qū)動(dòng)的，通過改變電機(jī)的頻率可以改變拋頭的轉(zhuǎn)速，從而改變鋼丸拋出的初速度。
拋頭通常都被固定在拋丸室的特定位置，但可以通過調(diào)整定向套的位置，來改變拋射方向。定向套的位置較終決定了鋼丸被拋頭拋射出去的角度 直接壓力式噴丸強(qiáng)化。
噴丸強(qiáng)化中的噴射壓力類似于拋丸強(qiáng)化中的拋頭速度。壓力越大，強(qiáng)度越大。對(duì)于復(fù)雜的齒輪強(qiáng)化，通常在一個(gè)封閉環(huán)路，通過一個(gè)比例調(diào)節(jié)器監(jiān)控噴嘴壓力。任何偏離預(yù)先設(shè)定的壓力值，系統(tǒng)就會(huì)發(fā)出警報(bào)，指示關(guān)閉機(jī)器。
噴嘴的尺寸大小決定了鋼丸介質(zhì)被噴射到零件表面的數(shù)量。對(duì)于噴丸強(qiáng)化工藝，較重要的因素就是要取得確切的方向性，目標(biāo)準(zhǔn)確，鋼丸被無誤差地打到零件表面指定點(diǎn)，且達(dá)到所需的強(qiáng)度。
