कई भागोंनए ऊर्जा कम करने वाले गियरऔरऑटोमोटिव गियरइस परियोजना में गियर ग्राइंडिंग के बाद शॉट पीनिंग की आवश्यकता होती है, जिससे दांत की सतह की गुणवत्ता खराब हो जाती है और सिस्टम के ध्वनि-घर्षण (NVH) प्रदर्शन पर भी असर पड़ता है। यह शोधपत्र शॉट पीनिंग प्रक्रिया की विभिन्न स्थितियों और शॉट पीनिंग से पहले और बाद में विभिन्न भागों की दांत की सतह की खुरदरापन का अध्ययन करता है। परिणामों से पता चलता है कि शॉट पीनिंग से दांत की सतह की खुरदरापन बढ़ जाती है, जो भागों की विशेषताओं, शॉट पीनिंग प्रक्रिया मापदंडों और अन्य कारकों से प्रभावित होती है। मौजूदा बैच उत्पादन प्रक्रिया की स्थितियों में, शॉट पीनिंग के बाद दांत की सतह की अधिकतम खुरदरापन शॉट पीनिंग से पहले की तुलना में 3.1 गुना अधिक होती है। दांत की सतह की खुरदरापन का NVH प्रदर्शन पर प्रभाव पर चर्चा की गई है और शॉट पीनिंग के बाद खुरदरापन को सुधारने के उपाय सुझाए गए हैं।

उपरोक्त पृष्ठभूमि के अंतर्गत, यह शोधपत्र निम्नलिखित तीन पहलुओं से चर्चा करता है:

शॉट पीनिंग प्रक्रिया के मापदंडों का दांत की सतह की खुरदरापन पर प्रभाव;

मौजूदा बैच उत्पादन प्रक्रिया की स्थितियों के अंतर्गत दांत की सतह की खुरदरापन पर शॉट पीनिंग के प्रवर्धन की डिग्री;

दांत की सतह की खुरदरापन बढ़ने का एनवीएच प्रदर्शन पर प्रभाव और शॉट पीनिंग के बाद खुरदरापन को सुधारने के उपाय।

शॉट पीनिंग एक ऐसी प्रक्रिया है जिसमें उच्च कठोरता और तीव्र गति वाले कई छोटे प्रक्षेप्य किसी पुर्जे की सतह पर टकराते हैं। प्रक्षेप्य के तीव्र प्रभाव से पुर्जे की सतह पर गड्ढे बन जाते हैं और प्लास्टिक विरूपण होता है। गड्ढों के आसपास की संरचनाएं इस विरूपण का प्रतिरोध करती हैं और अवशिष्ट संपीडन तनाव उत्पन्न करती हैं। अनेक गड्ढों के एक दूसरे पर चढ़ जाने से पुर्जे की सतह पर एक समान अवशिष्ट संपीडन तनाव परत बन जाती है, जिससे पुर्जे की थकान प्रतिरोध क्षमता में सुधार होता है। शॉट द्वारा उच्च गति प्राप्त करने के तरीके के आधार पर, शॉट पीनिंग को आमतौर पर संपीड़ित वायु शॉट पीनिंग और अपकेंद्री शॉट पीनिंग में विभाजित किया जाता है, जैसा कि चित्र 1 में दिखाया गया है।

संपीड़ित वायु शॉट पीनिंग में, शॉट को गन से स्प्रे करने के लिए संपीड़ित वायु का उपयोग किया जाता है; अपकेंद्री शॉट ब्लास्टिंग में, शॉट को फेंकने के लिए इम्पेलर को उच्च गति से घुमाने के लिए मोटर का उपयोग किया जाता है। शॉट पीनिंग के प्रमुख प्रक्रिया मापदंडों में संतृप्ति शक्ति, कवरेज और शॉट पीनिंग माध्यम के गुणधर्म (सामग्री, आकार, आकृति, कठोरता) शामिल हैं। संतृप्ति शक्ति शॉट पीनिंग की शक्ति को दर्शाने वाला एक मापदंड है, जिसे चाप की ऊँचाई (अर्थात शॉट पीनिंग के बाद एल्मेन परीक्षण टुकड़े के झुकने की डिग्री) द्वारा व्यक्त किया जाता है; कवरेज दर शॉट पीनिंग के बाद गड्ढे द्वारा कवर किए गए क्षेत्र और शॉट पीनिंग किए गए कुल क्षेत्र के अनुपात को संदर्भित करती है; आमतौर पर उपयोग किए जाने वाले शॉट पीनिंग माध्यमों में स्टील वायर कटिंग शॉट, कास्ट स्टील शॉट, सिरेमिक शॉट, ग्लास शॉट आदि शामिल हैं। शॉट पीनिंग माध्यमों का आकार, आकृति और कठोरता विभिन्न श्रेणियों में होती है। ट्रांसमिशन गियर शाफ्ट भागों के लिए सामान्य प्रक्रिया आवश्यकताएँ तालिका 1 में दर्शाई गई हैं।

परीक्षण के लिए उपयोग किया गया भाग हाइब्रिड प्रोजेक्ट का इंटरमीडिएट शाफ्ट गियर 1/6 है। गियर की संरचना चित्र 2 में दर्शाई गई है। ग्राइंडिंग के बाद, दांत की सतह की सूक्ष्म संरचना ग्रेड 2 की है, सतह की कठोरता 710HV30 है, और प्रभावी कठोरता परत की गहराई 0.65 मिमी है, जो सभी तकनीकी आवश्यकताओं के अनुरूप हैं। शॉट पीनिंग से पहले दांत की सतह की खुरदरापन तालिका 3 में दर्शाई गई है, और दांत के प्रोफाइल की सटीकता तालिका 4 में दर्शाई गई है। इससे स्पष्ट है कि शॉट पीनिंग से पहले दांत की सतह की खुरदरापन अच्छी है, और दांत का प्रोफाइल वक्र चिकना है।

परीक्षण योजना और परीक्षण पैरामीटर

इस परीक्षण में संपीड़ित वायु शॉट पीनिंग मशीन का उपयोग किया गया है। परीक्षण की परिस्थितियों के कारण, शॉट पीनिंग माध्यम के गुणों (सामग्री, आकार, कठोरता) के प्रभाव को सत्यापित करना संभव नहीं है। इसलिए, परीक्षण में शॉट पीनिंग माध्यम के गुण स्थिर रखे गए हैं। केवल संतृप्ति शक्ति और कवरेज का शॉट पीनिंग के बाद दांत की सतह की खुरदरापन पर पड़ने वाले प्रभाव का ही सत्यापन किया गया है। परीक्षण योजना के लिए तालिका 2 देखें। परीक्षण मापदंडों की विशिष्ट निर्धारण प्रक्रिया इस प्रकार है: संतृप्ति बिंदु निर्धारित करने के लिए अल्मेन कूपन परीक्षण के माध्यम से संतृप्ति वक्र (चित्र 3) बनाएं, ताकि संपीड़ित वायु दाब, स्टील शॉट प्रवाह, नोजल की गति, भागों से नोजल की दूरी और अन्य उपकरण मापदंडों को स्थिर किया जा सके।

परीक्षा परिणाम

शॉट पीनिंग के बाद दांत की सतह की खुरदरापन का डेटा तालिका 3 में दिखाया गया है, और दांत के प्रोफाइल की सटीकता तालिका 4 में दर्शाई गई है। यह देखा जा सकता है कि शॉट पीनिंग की चारों स्थितियों में, दांत की सतह की खुरदरापन बढ़ती है और शॉट पीनिंग के बाद दांत का प्रोफाइल वक्र अवतल और उत्तल हो जाता है। स्प्रे करने से पहले की खुरदरापन और स्प्रे करने के बाद की खुरदरापन के अनुपात का उपयोग खुरदरापन आवर्धन को दर्शाने के लिए किया जाता है (तालिका 3)। यह देखा जा सकता है कि चारों प्रक्रिया स्थितियों में खुरदरापन आवर्धन भिन्न होता है।

शॉट पीनिंग द्वारा दांत की सतह की खुरदरापन के आवर्धन की बैच ट्रैकिंग

खंड 3 में परीक्षण परिणामों से पता चलता है कि विभिन्न प्रक्रियाओं द्वारा शॉट पीनिंग के बाद दांत की सतह की खुरदरापन अलग-अलग मात्रा में बढ़ती है। दांत की सतह की खुरदरापन पर शॉट पीनिंग के प्रभाव को पूरी तरह से समझने और नमूनों की संख्या बढ़ाने के लिए, बैच उत्पादन शॉट पीनिंग प्रक्रिया की स्थितियों के तहत शॉट पीनिंग से पहले और बाद में खुरदरापन का अध्ययन करने के लिए कुल 5 प्रकार के 44 पुर्जे चुने गए। गियर ग्राइंडिंग के बाद अध्ययन किए गए पुर्जों की भौतिक और रासायनिक जानकारी और शॉट पीनिंग प्रक्रिया की जानकारी के लिए तालिका 5 देखें। शॉट पीनिंग से पहले सामने और पीछे के दांत की सतहों की खुरदरापन और आवर्धन डेटा चित्र 4 में दिखाया गया है। चित्र 4 दर्शाता है कि शॉट पीनिंग से पहले दांत की सतह की खुरदरापन की सीमा Rz1.6 μm-Rz4.3 μm है; शॉट पीनिंग के बाद, खुरदरापन बढ़ जाता है, और वितरण सीमा Rz2.3 μm-Rz6.7 μm है; शॉट पीनिंग से पहले अधिकतम खुरदरापन 3.1 गुना तक बढ़ सकता है।

शॉट पीनिंग के बाद दांत की सतह की खुरदरापन को प्रभावित करने वाले कारक

शॉट पीनिंग के सिद्धांत से यह स्पष्ट है कि उच्च कठोरता और उच्च गति से चलने वाले शॉट से पार्ट की सतह पर असंख्य गड्ढे बन जाते हैं, जो अवशिष्ट संपीडन तनाव का स्रोत होते हैं। साथ ही, ये गड्ढे सतह की खुरदरापन को बढ़ाते हैं। शॉट पीनिंग से पहले पार्ट की विशेषताएं और शॉट पीनिंग प्रक्रिया के पैरामीटर शॉट पीनिंग के बाद की खुरदरापन को प्रभावित करते हैं, जैसा कि तालिका 6 में दर्शाया गया है। इस शोधपत्र के खंड 3 में, चार प्रक्रिया स्थितियों के तहत, शॉट पीनिंग के बाद दांत की सतह की खुरदरापन अलग-अलग मात्रा में बढ़ती है। इस परीक्षण में, दो चर हैं, अर्थात् शॉट पीनिंग से पहले की खुरदरापन और प्रक्रिया पैरामीटर (संतृप्ति शक्ति या आवरण), जो शॉट पीनिंग के बाद की खुरदरापन और प्रत्येक एकल प्रभावकारी कारक के बीच संबंध को सटीक रूप से निर्धारित नहीं कर सकते। वर्तमान में, कई विद्वानों ने इस पर शोध किया है और परिमित तत्व सिमुलेशन के आधार पर शॉट पीनिंग के बाद सतह की खुरदरापन का एक सैद्धांतिक पूर्वानुमान मॉडल प्रस्तुत किया है, जिसका उपयोग विभिन्न शॉट पीनिंग प्रक्रियाओं के अनुरूप खुरदरापन मूल्यों का पूर्वानुमान लगाने के लिए किया जाता है।

वास्तविक अनुभव और अन्य विद्वानों के शोध के आधार पर, विभिन्न कारकों के प्रभाव के तरीकों का अनुमान तालिका 6 में दर्शाया गया है। यह देखा जा सकता है कि शॉट पीनिंग के बाद की खुरदरापन कई कारकों से व्यापक रूप से प्रभावित होती है, जो अवशिष्ट संपीडन तनाव को प्रभावित करने वाले प्रमुख कारक भी हैं। अवशिष्ट संपीडन तनाव को सुनिश्चित करते हुए शॉट पीनिंग के बाद की खुरदरापन को कम करने के लिए, मापदंडों के संयोजन को लगातार अनुकूलित करने के लिए बड़ी संख्या में प्रक्रिया परीक्षणों की आवश्यकता होती है।

सिस्टम के NVH प्रदर्शन पर दांत की सतह की खुरदरापन का प्रभाव

गियर के पुर्जे गतिशील संचरण प्रणाली में होते हैं, और दांतों की सतह की खुरदरापन उनके ध्वनि-घर्षण और ध्वनि-सम्मान (NVH) प्रदर्शन को प्रभावित करती है। प्रायोगिक परिणामों से पता चलता है कि समान भार और गति के तहत, सतह की खुरदरापन जितनी अधिक होगी, प्रणाली का कंपन और शोर उतना ही अधिक होगा; भार और गति बढ़ने पर कंपन और शोर में और भी अधिक वृद्धि होती है।

हाल के वर्षों में, नए ऊर्जा रिड्यूसर की परियोजनाओं में तेजी से वृद्धि हुई है, और ये उच्च गति और उच्च टॉर्क के विकास का रुझान दर्शाती हैं। वर्तमान में, हमारे नए ऊर्जा रिड्यूसर का अधिकतम टॉर्क 354 N·m है, और अधिकतम गति 16000r/min है, जिसे भविष्य में 20000r/min से अधिक तक बढ़ाया जाएगा। ऐसी कार्य परिस्थितियों में, सिस्टम के ध्वनि-घर्षण और ध्वनि प्रतिरोध (NVH) प्रदर्शन पर दांत की सतह की खुरदरापन में वृद्धि के प्रभाव पर विचार करना आवश्यक है।

शॉट पीनिंग के बाद दांत की सतह की खुरदरापन में सुधार के उपाय

गियर ग्राइंडिंग के बाद शॉट पीनिंग प्रक्रिया गियर के दांत की सतह की संपर्क थकान शक्ति और दांत की जड़ की बेंडिंग थकान शक्ति को बेहतर बना सकती है। यदि गियर डिजाइन प्रक्रिया में मजबूती संबंधी कारणों से इस प्रक्रिया का उपयोग करना आवश्यक हो, तो सिस्टम के ध्वनि-घर्षण और ध्वनि अवरोध (NVH) प्रदर्शन को ध्यान में रखते हुए, शॉट पीनिंग के बाद गियर के दांत की सतह की खुरदरापन को निम्नलिखित पहलुओं से बेहतर बनाया जा सकता है:

ए. शॉट पीनिंग प्रक्रिया के मापदंडों को अनुकूलित करें और अवशिष्ट संपीडन तनाव सुनिश्चित करते हुए शॉट पीनिंग के बाद दांत की सतह की खुरदरापन में वृद्धि को नियंत्रित करें। इसके लिए कई प्रक्रिया परीक्षणों की आवश्यकता होती है, और प्रक्रिया की बहुमुखी प्रतिभा सीमित है।

बी. मिश्रित शॉट पीनिंग प्रक्रिया अपनाई जाती है, यानी सामान्य शक्ति शॉट पीनिंग पूरी होने के बाद, एक और शॉट पीनिंग की जाती है। बढ़ी हुई शॉट पीनिंग प्रक्रिया की शक्ति आमतौर पर कम होती है। शॉट सामग्री के प्रकार और आकार को समायोजित किया जा सकता है, जैसे कि सिरेमिक शॉट, ग्लास शॉट या छोटे आकार के स्टील वायर कट शॉट।

सी. शॉट पीनिंग के बाद, दांत की सतह की पॉलिशिंग और फ्री होनिंग जैसी प्रक्रियाएं जोड़ी जाती हैं।

इस शोधपत्र में, विभिन्न शॉट पीनिंग प्रक्रिया स्थितियों और शॉट पीनिंग से पहले और बाद में विभिन्न भागों की दांत की सतह की खुरदरापन का अध्ययन किया गया है, और साहित्य के आधार पर निम्नलिखित निष्कर्ष निकाले गए हैं:

◆ शॉट पीनिंग से दांत की सतह की खुरदरापन बढ़ जाती है, जो शॉट पीनिंग से पहले भागों की विशेषताओं, शॉट पीनिंग प्रक्रिया मापदंडों और अन्य कारकों से प्रभावित होती है, और ये कारक अवशिष्ट संपीड़न तनाव को प्रभावित करने वाले प्रमुख कारक भी हैं;

◆ मौजूदा बैच उत्पादन प्रक्रिया की स्थितियों के तहत, शॉट पीनिंग के बाद अधिकतम दांत की सतह की खुरदरापन शॉट पीनिंग से पहले की तुलना में 3.1 गुना अधिक होती है;

◆ दांत की सतह की खुरदरापन बढ़ने से सिस्टम का कंपन और शोर बढ़ जाएगा। टॉर्क और गति जितनी अधिक होगी, कंपन और शोर में वृद्धि उतनी ही अधिक स्पष्ट होगी;

◆ शॉट पीनिंग प्रक्रिया के मापदंडों को अनुकूलित करके, कंपोजिट शॉट पीनिंग का उपयोग करके, शॉट पीनिंग के बाद पॉलिशिंग या फ्री होनिंग आदि द्वारा दांत की सतह की खुरदरापन को सुधारा जा सकता है। शॉट पीनिंग प्रक्रिया के मापदंडों के अनुकूलन से खुरदरापन में वृद्धि को लगभग 1.5 गुना तक नियंत्रित किया जा सकता है।