噴丸對齒輪接觸疲勞作用

相對滑動物體表面的微突體接觸形成應力峰，致表面磨損或剝落。按深度區(qū)分，磨損或點蝕深度約 10μ，剝落深度 20-100μ，

 顯示磨損形貌和剝落裂紋。是齒輪接觸疲勞不同失效形式發(fā)生幾率，磨損或點蝕為多數(shù)。

點蝕和剝落都由剪應力引起，赫芝應力在表下出現(xiàn)剪應力峰值是引發(fā)表下源的驅動力，有裂紋萌生和擴展過程。磨損在理論上也應該有裂紋萌生，擴展，但過程短且難區(qū)分，一般看作表面材料的移除，主要取決于硬度。滲碳齒輪硬度范圍內(nèi)磨損量和硬度成正

接觸疲勞時相對滑動，表面剪切變形，和噴丸、滾壓作用相似。是中碳鋼表面接觸疲勞后生成細晶的白亮層，硬度比疲勞前提高一倍以上。圖 7 是鋼軌運行不同里程的表面組織, 經(jīng)長期運行逐漸形成白亮層。故硬度隨往復次數(shù)逐漸上升。

噴丸和接觸疲勞有相同硬化機理，掌握”度”成為利弊的關鍵。圖 8 為 20CrMnTi 滲碳齒輪噴丸前后的硬度和接觸疲勞強度。存在**噴丸強度，過**度造成損傷，降低壽命。

圖8

圖9 是齒輪噴丸后接觸疲勞試驗的 S-N 圖, 按原始接觸疲勞限 1580MPa 計，噴丸后提高近 15%。

圖9

圖10 是噴丸降低接觸疲勞壽命的實例。因為用玻璃丸噴丸，噴丸強度低，但接觸疲勞的載荷卻很高，噴丸未起強化作用，反使壽命下降。

噴丸的負面影響是粗糙度提高，摩擦系數(shù)增加。當今多用二次或多次噴丸，在保證強化的同時，改善表面形貌。

圖 10

接觸疲勞受剪應力控制，為方便，此處用拉伸曲線說明。周期載荷中有加載和卸載， 圖 11 曲線顯示在塑性區(qū)，用原來載荷加載，不會使材料變形，而是進入彈性安定狀態(tài)。只有高于原載荷才發(fā)生變形，出現(xiàn)棘輪效應。即接觸疲勞的應變是一個逐漸積累過程，積累到一定程度，塑性耗盡就發(fā)生磨損或剝落。

圖 11

正常情況下接觸疲勞的應變積累有相當長的過程如圖 12。噴丸強化可以很快達到飽和值如圖 13。強化后表面具有高屈服強度，改變棘輪效應的發(fā)展過程，可以提高接觸疲勞壽命。

圖12

圖13

表面強化的殘余壓應力是三維水靜應力，雖然測得的是正應力，但也可抑制傾斜裂紋的擴展。圖 14 是滾珠鋼的殘余壓應力對接觸疲勞破壞幾率的作用。圖 15 是不同殘余奧氏體經(jīng)不同滾壓力滾壓后接觸疲勞強度值，具體數(shù)值歸納為圖 16。