作為典型的表面強化技術，噴丸強化被廣泛應用于齒輪等重要金屬部件的表面強化中，具有顯著的強化效果、實施方便、適應面廣和能耗低的優點。噴丸強化技術是通過丸流高速運動不斷沖擊材料表面，細化材料表層，優化表層材料組織結構，明顯增強其硬度和耐磨性。但從目前噴丸技術應用情況來看，由于工作人員對齒輪拋丸強化機理認識不清，拋丸工藝參數合理性有待提升，導致表面粗糙度較高，給噴丸技術加工帶來較強不確定性。工作人員不清楚拋丸強化機理，往往結合自身經驗選擇噴丸工藝參數，降低整個加工效果。因此，在齒輪噴丸強化方面，必須注意工藝參數的合理選擇，避免過噴和欠噴現象的發生。

　　一、齒輪噴丸加工流程

　　齒輪噴丸加工是一種常見的表面處理方法，用于清除齒輪表面的油污、氧化層和其他雜質，以提高齒輪的表面質量和使用壽命。下面將詳細介紹齒輪噴丸加工的流程。

　　首先，準備噴丸機。噴丸機是用來將噴丸材料加速至一定速度，沖擊到齒輪表面的設備。根據實際情況選擇適當的噴丸材料，常見的噴丸材料有鑄鋼丸、切絲鋼丸、玻璃丸等。

　　其次，將待處理的齒輪放入噴丸機的工作室中。在放入前，要將齒輪的表面清潔干凈，以確保噴丸效果。當齒輪放入工作室后，關閉噴丸機的門，并啟動設備。通過控制噴丸機的氣流和加速裝置，將噴丸材料加速并沖擊到齒輪表面。這個過程會產生很大的壓力和沖擊力，將齒輪表面的污垢和不良層剝離下來。待過程完成后，打開噴丸機的門，取出噴丸后的齒輪，這時齒輪表面應該已經清潔干凈，沒有雜質和氧化層。

　　最后，對噴丸后的齒輪進行檢查。檢查齒輪表面是否清潔完整，是否達到圖樣要求的覆蓋率和噴丸強度。整個齒輪噴丸加工流程完成后，可以根據需要進行后續處理，如振動拋光、涂層等。這些工序可以進一步提升齒輪的表面質量和使用壽命。

　　綜上所述，齒輪噴丸加工是一種常用的表面處理方法，通過沖擊和清除齒輪表面的雜質和不良層，使其表面達到一定的質量要求，提高表面的接觸疲勞強度。這種加工流程簡單高效，可以大幅度提高齒輪的使用壽命和運行效率。

　　二、表面完整性參數表征

　　材料微結構測量

　　同硬度試驗一樣，在進行磨光、拋光操作前，都要用電火花線切割機進行切割。應用4%硝酸酒精液腐蝕金相組織測定，待腐蝕完全完成后，立即用清水沖洗干凈，再用酒精沖洗干凈，即可用電吹風吹干。目前晶粒腐蝕液配比主要有洗衣粉少量，開水100ml，苦味酸4g。在配置過程中，要將苦味酸加入燒杯中，通過玻璃棒導入開水，混合適量洗衣粉，手工持續攪拌，直到其發泡。同時，將提前選擇試樣放到燒杯，觀察目標面朝上，腐蝕時間控制20 min,時刻觀察表面腐蝕黑色物質，避免影響整體腐蝕效果，直到發現其表面由灰變黑時，才能將試樣撈出，并用酒精沖洗干凈，等到清洗完成后，將試樣表面吹干。另外，放在拋光機上進行手動拋光，放在金相顯微鏡上觀察晶粒行政，如果發現晶界痕跡不明顯，要多進行幾次拋光。

　　表面粗糙度測量

　　美國RTEC公司研制出的多功能摩擦磨損試驗機，可用于測量表面粗糙度的，其配備Mesh-Stress軟件，配合測試儀使用。測試操作步驟：首先，將光源調整成白光，選擇十倍鏡面文件，通過手柄進行粗調，調整鏡頭高，增加界面顯示圖像的清晰度。鏡頭高度的精細調整使用軟件和零點的設置。其次，當出現白光條紋時，將鏡頭往上調整，調整至恰好從畫面上方消失的白光條紋往上調整。最后，向下調整鏡頭，直到畫面下方的白光條紋剛剛消失，調整到最下面的位置，點擊操作按鈕，開始掃描地區地表形狀，將BCRF文件拖入到指定區域，即可開啟形貌測量結果。

　　顯微硬度測量

　　硬度為典型的綜合性能指標，可判斷物理量的大小，如塑性，塑性形變的強化率，彈性等。采用電火花線切割機進行切割，選擇合理的斷面作為觀察對象，然后再進行硬度測量。同時，使用不同粒度砂紙打磨，打磨方向相同，在整個操作過程中加入適量的清水，以免在試樣表面出現明顯的劃痕。待試樣研磨工作完成后，將其置于 PG-1A220V 金相拋光機上進行研磨，拋光機的工作性能可通過金剛石噴霧劑進行改善，然后對拋光機表面進行酒精溶液清洗。但在檢測硬度時，應采用維氏硬度計量器，其加載力為0.5kgf,加載時間為10s,并選擇深度方向的多個測點進行測量，以求獲得硬度梯度分布的硬化層齒輪材料，以保證各測點間隔基本一致、間隔距離為100μm、測量深度為1mm(圖1)。

　　三、齒輪噴丸加工工藝對表面完整性的影響

　　噴丸強度對表面形貌的影響

　　對取得試驗表面形貌數據進行分析，計算出相關粗糙度數據，分析噴丸強度和試驗粗糙度之間的關系。在沒有噴丸前，Sa為0.62 μm,隨著噴丸強度上升，Sa出現不同程度的增長，當噴丸強度為0.55mA時，Sa為1.64μm。同時，Sq和Sa也出現相同變化規律，從未噴丸0.79μm提升到2.06μm。Sa和Sq變化趨勢如下公式：

　　根據分析發現，通過噴丸后的齒面精細加工，可以合理控制表面粗糙度對接觸疲勞性能的影響，噴丸后會增加工件粗糙度，提高微觀點風險。并且可以通過油膜的厚度對RCF中的微點侵蝕進行精確的預測，所以越是厚度小的油膜越容易出現微點侵蝕的現象。通過噴丸處理后，對于機加工后直接運轉的零件而言，可以改善潤滑狀態。由于零件表面存在切削紋路，油膜形成較困難，因此適度的噴丸處理是必要的，過大的噴丸強度造成了油膜厚度降低，限制了潤滑條件。綜上可知，應選用較小的噴丸強度處理，在需要潤滑的部件上，能使部件的運轉狀況得到改善。如圖2所示。

　　噴丸強度對顯微硬度的影響

　　在進行拋丸處理前后，樣品表面硬度發生變化，表層至次表層800μm處硬度值會因未拋丸處理時滲碳而波動，約710μm。但從表層到次表層800μm之間的硬度值經過小強度拋丸處理后，在720um上下浮動。隨著拋丸強度的增加，表層至次表層在拋丸強度達到0.25mA時逐漸呈遞減趨勢，硬度值由表層逐漸降低到400 μm左右;硬度值也從730μm逐漸降低到710μm左右;在400μm至800μm之間的硬度值受到碳滲層影響，一直圍繞710 μm上下震蕩，之后逐步下降。同時，表面硬度隨拋丸強度的不斷提高而逐漸提高，但深度為710μm的區域也逐漸加深，減小到710 μm的深度值。在0.55 mA的拋丸強度下，可以深達近600 μm。需要注意的是，噴丸處理會引起靶體的塑性變形以及晶粒細化等作用，造成冷作硬化。由于彈丸的撞擊能量較大，塑性變形層的深度會隨著噴丸強度的增加而增加，這將影響到硬度受影響的區域的深度。

　　噴丸強度對金相組織的影響

　　非噴丸試樣在接近表面的金相組織中含有大量的奧氏體殘留物，但殘余奧氏體的含量會在經過0.15mA強度的藥丸處理后減少，并有一部分轉化為馬氏體(Masthalm)。同時，黑馬氏體組織的含量會隨著藥丸強度的逐漸增加而逐漸增加，達到研究中觀察到的馬氏體含量最高值時，藥丸強度達到0.55mA。然而，值得注意的是，顯示殘余奧氏體轉化為馬氏體的比例也隨著噴丸強度的提高而逐漸提高，物質的疲勞性也會因此得到進一步的改善。由于馬氏體的抗性較強，相對于殘余奧氏體而言，噴丸處理能使滲碳齒輪表面的組織狀態得到改善，從而使齒輪的疲勞壽命得到改善。

　　參考文獻略.