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高强度汽车齿轮表面强化技术的研究现状和发展趋势

发布时间:2022-12-05 | 来源:内燃机与配件 | 作者:
   齿轮的强度和使用寿命,是制约我国汽车发展的一个重要因素。根据近年来对我国汽车齿轮的研究,齿轮的表面强化技术 已经成了最重要的核心技术。表面强化技术已经实现了齿轮的疲劳耐久性,增加了齿轮的使用寿命等。所以齿轮的表面强化技术越来 越受到国内以及国外的重视。本文深入分析高强度汽车齿轮的表面强化技术及其发展趋势。

  齿轮是汽车机械中传递动力的一个重要零件,其使用寿命及其强度与机械装置的优劣性是关系非常密切的。随着社会的发展和进步,科技的日新月异,各行各业的人们 对汽车的性能有着不同的要求,其要求不断提高,因此对齿轮的要求也就更加严格。近几年来,各大汽车公司对汽 车齿轮的研发都非常重视。尤其日本、美国、英国、德国等国家提出了非常严格的市场规范。

  齿轮需要具备较高的强度和速度,以及耐久、寿命长等特点。这对齿轮的设计和改进提出了新的研究方向,也 为开发新的材料和技术带来了新的任务。其中,齿轮的表面强化技术是最关键的核心技术,全面提升齿轮的高强度是必要且重要的,需要进一步展开分析和研究。

  一、汽车齿轮材料技术及研究现状

  汽车齿轮在传递扭矩和改变速度过程中,往往处于高载荷的工作环境下。这就在很大程度上要求汽车齿轮材料 要具备很好的性能。汽车中的齿轮处于长期连续负荷的工 作状态,齿轮在工作的状态下,既要滚动使用,又需要滑动使用。在转动的同时,还会受到脉冲的作用。齿轮存在四种 破坏的形式,齿轮被折断会受到破坏,齿轮的点蚀与微观 点蚀,齿轮的磨损也会使齿轮受到破坏,齿面的胶合也是 一个重要因素。总体来说,汽车齿轮有四类破坏形式:①齿面胶合;②宏观点蚀、微观点蚀;③磨损;④轮齿折断。

  轮齿的表面是非常重要的,轮齿表面要保持完整的状态,也就是不受到任何损伤,这样强化后能够决定表面的状态。轮齿的表面涂改也是需要重视的,需要综合考虑厚度和强度等因素。随着科技的进步,汽车的种类越来越多,对齿轮的要求也就越来越高。所以,也应重视齿轮的材料。基础材料有较高的质量,才能保障齿轮的质量和使用。对汽车齿轮材料应展开分析和研究。

  二、齿轮表面强化技术

  抗齿轮弯曲疲劳表面强化技术

  齿轮的喷丸强化技术,是抗齿轮弯曲疲劳,进行表面 强化的一项重要技术,是在提高齿轮疲劳强度上得到广泛应用的。其主要是通过机械的作用,使齿面表面进行压缩变形,压缩变形之后表面就会产生变化,形成改性层,从而达到表面强化的效果。齿轮喷丸强化技术既可以强化表面,又可以提高疲劳强度,因此被越来越广泛地应用。齿轮喷丸强化技术还分为强力喷丸、微粒喷丸、复合喷丸以及其他喷丸新技术等。各种喷丸的技术存在一定的差异,如强力喷丸技术,可以大面积的提高齿轮表面的一些参与压缩应力。而微粒喷丸技术既可以提高齿轮表面周围的一些残余压缩应力,又能够降低齿丸对表面的粗糙程度,满足了齿轮对表面粗糙程度的要求。复合喷丸是采用高压强力的技术对变速器齿轮进行了表面上的强化,这种技术方式可以有效的提高齿轮的疲劳寿命。随着科技的发展,新的技术在不断研究和分析,不断引入齿轮的强化技术,满足齿轮在使用中的各种要求。随着科技的不断发展和创新,新型技术不断得到开发应用,例如,超声波喷丸、空化水喷丸、激光空穴喷丸等等。

  齿轮表面复合强化技术

  随着科技的发展,近年来对齿轮表面的要求也在不断提高。研究开发齿轮表面喷丸强化处理技术的力度加大,投入增多,大幅度提高了齿轮弯曲疲劳强度的寿命极限,齿轮抗弯曲疲劳强度极限超过了齿面接触抗点蚀疲劳强度极限。

  齿轮对在齿面啮合快速相对滑动产生的拉应力和齿面高接触应力的共同反复作用下会产生一定的齿面疲劳损伤。而采用齿面改性涂层技术,可以有效的防止诸如此 类的损伤的产生,并能够有效的改善齿轮副的表面完整性和抗齿面疲劳性。齿轮表面加工技术也在不断深入研究,将两种或多种表面强化的技术相结合,对齿轮进行复合强化处理,进而提高齿轮表面使用的完整性。

  齿轮表面复合强化技术是当前被广泛应用的一种技术手段。比如盐浴复合处理技术、热喷涂与喷丸结合的复合强化技术等多种技术方法。盐浴复合技术主要是指低温盐浴氮碳共渗加盐浴氧化的一种形式,可以产生高抗蚀和耐磨的金属表面改性技术。很多大型汽车,其中的齿轮都采用到了盐浴复合技术,增强了齿轮表面强化技术。

  油品对齿轮疲劳强度寿命和磨损的影响

  汽车变速器中所含有的润滑油,润滑油的作用不可小觑。润滑油需要配合齿轮和轴承,还要承担离合器等部件的润滑,除此之外,控制动作的平稳也需要润滑油的配合。 因此,对润滑油应有较严格的要求,尤其是在氧化耐久性和动静摩擦的因数上。近年来,由于,汽车领域对变速器中控制系统的精确和滑动性的要求有很大的提高,轮齿系统中的油品润滑,也将面临着很大的挑战。齿轮中油品的润滑会影响到多个位置的使用效率,因此,要加大对变速器 中润滑的研究,提升该性能,避免因油品的问题,影响齿轮的使用,尤其齿轮的疲劳寿命与磨损,与油品有很大的关系。变速器中润滑油受到影响,也会对齿轮的使用产生影响。润滑油的性能会受到温度、油位、水分污染以及清洁度 的影响,所以要对润滑油的问题加以重视,保护好润滑油 的性能,也对齿轮的使用有一个良好的保障。从生产到后期都要做好维护,避免油品的性能造成破坏。

  三、齿轮表面强化技术的发展

  不管是在如何复杂的状况下,轮齿表面技术都在不断出现新的研究课题与方向。比如,汽车传动系统的轻量化、新能源汽车变速器高转速等。单一的表面的强化技术已经无法满足齿轮的使用要求,多以结合多种复合的表面强化技术被越来越多的使用。

  齿轮表面强化技术的发展需要根据齿轮的情况来研发,表面强化技术需要适应齿轮的高强度、高精度等多项 要求。而这些要求之中的矛盾和独立也是复合表面强化技术的应用更合理,复合表面强化技术是多种技术的科学合理结合,并不是单一的技术相加。齿轮表面复合技术,需要展开更深入的研究,朝着更高的标准发展,运用更加优化的设计理念,对齿轮中的一些喷丸强化技术和表面涂层技术等展开更加深入的研究。除此之外,齿轮表面的热处理技术也是需要重点关注的,齿轮的材料和性能,都是需要进一步展开分析的。

  齿轮表面热处理未来的研究重点包可以放在齿轮材料基因分析、基础性能实验掌握材料基本参数与强度特性,预测齿轮热处理变形的数值模拟、新型齿轮用钢、新型热处理工艺、齿轮喷丸强化技术、对喷丸参数与齿轮表面 完整性关系等方面上。

  只有对这些基础的材料设施深入了解之后,才能展开 更多技术的研究。齿轮表面强化技术,应在科技进步的引领下不断发展,朝着高、精、细、深几个方面严格要求,提高标准。齿轮的使用性能主要体现在高这一方面,性能要求高。精主要体现在齿轮的表面强化,要采用精品加工。细主要体现在齿轮的加工工艺方面,要求更细。深,主要体现在齿轮的表面改性层上。这样,齿轮的寿命才能更长,使用起来更可靠更安全。

  四、结束语

  表面强化技术是高强度汽车齿轮中的核心技术,在汽车技术领域上有至关重要的作用。目前,科技发展致使很多新型汽车设备涌现。随着技术的不断改进,高转速、高扭矩、 高耐久性的目标要求,应更加注重齿轮的材料与表面强化的基础与应用研究,也应不断对齿轮的表面强化技术加以研究和分析,满足高强度汽车齿轮对表面强化技术的需求。

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