高強度汽車齒輪表面強化技術的研究現狀和發展趨勢

李文軍

摘要：齒輪的強度和使用壽命，是制約我國汽車發展的一個重要因素。根據近年來對我國汽車齒輪的研究，齒輪的表面強化技術已經成了最重要的核心技術。表面強化技術已經實現了齒輪的疲勞耐久性，增加了齒輪的使用壽命等。所以齒輪的表面強化技術越來越受到國內以及國外的重視。本文深入分析高強度汽車齒輪的表面強化技術及其發展趨勢。

關鍵詞：高強度;齒輪;表面強化技術;現狀;發展

0 ?引言

齒輪是汽車機械中傳遞動力的一個重要零件，其使用壽命及其強度與機械裝置的優劣性是關系非常密切的。隨著社會的發展和進步，科技的日新月異，各行各業的人們對汽車的性能有著不同的要求，其要求不斷提高，因此對齒輪的要求也就更加嚴格。近幾年來，各大汽車公司對汽車齒輪的研發都非常重視。尤其日本、美國、英國、德國等國家提出了非常嚴格的市場規范。

齒輪需要具備較高的強度和速度，以及耐久、壽命長等特點。這對齒輪的設計和改進提出了新的研究方向，也為開發新的材料和技術帶來了新的任務。其中，齒輪的表面強化技術是最關鍵的核心技術，全面提升齒輪的高強度是必要且重要的，需要進一步展開分析和研究。

1 ?汽車齒輪材料技術及研究現狀

汽車齒輪在傳遞扭矩和改變速度過程中，往往處于高載荷的工作環境下。這就在很大程度上要求汽車齒輪材料要具備很好的性能。汽車中的齒輪處于長期連續負荷的工作狀態，齒輪在工作的狀態下，既要滾動使用，又需要滑動使用。在轉動的同時，還會受到脈沖的作用。齒輪存在四種破壞的形式，齒輪被折斷會受到破壞，齒輪的點蝕與微觀點蝕，齒輪的磨損也會使齒輪受到破壞，齒面的膠合也是一個重要因素。總體來說，汽車齒輪有四類破壞形式：①齒面膠合;②宏觀點蝕、微觀點蝕;③磨損;④輪齒折斷。

輪齒的表面是非常重要的，輪齒表面要保持完整的狀態，也就是不受到任何損傷，這樣強化后能夠決定表面的狀態。輪齒的表面涂改也是需要重視的，需要綜合考慮厚度和強度等因素。隨著科技的進步，汽車的種類越來越多，對齒輪的要求也就越來越高。所以，也應重視齒輪的材料。基礎材料有較高的質量，才能保障齒輪的質量和使用。對汽車齒輪材料應展開分析和研究。

2 ?齒輪表面強化技術

2.1 抗齒輪彎曲疲勞表面強化技術

齒輪的噴丸強化技術，是抗齒輪彎曲疲勞，進行表面強化的一項重要技術，是在提高齒輪疲勞強度上得到廣泛應用的。其主要是通過機械的作用，使齒面表面進行壓縮變形，壓縮變形之后表面就會產生變化，形成改性層，從而達到表面強化的效果。齒輪噴丸強化技術既可以強化表面，又可以提高疲勞強度，因此被越來越廣泛地應用。齒輪噴丸強化技術還分為強力噴丸、微粒噴丸、復合噴丸以及其他噴丸新技術等。各種噴丸的技術存在一定的差異，如強力噴丸技術，可以大面積的提高齒輪表面的一些參與壓縮應力。而微粒噴丸技術既可以提高齒輪表面周圍的一些殘余壓縮應力，又能夠降低齒丸對表面的粗糙程度，滿足了齒輪對表面粗糙程度的要求。復合噴丸是采用高壓強力的技術對變速器齒輪進行了表面上的強化，這種技術方式可以有效的提高齒輪的疲勞壽命。隨著科技的發展，新的技術在不斷研究和分析，不斷引入齒輪的強化技術，滿足齒輪在使用中的各種要求。隨著科技的不斷發展和創新，新型技術不斷得到開發應用，例如，超聲波噴丸、空化水噴丸、激光空穴噴丸等等。

2.2 齒輪表面復合強化技術

隨著科技的發展，近年來對齒輪表面的要求也在不斷提高。研究開發齒輪表面噴丸強化處理技術的力度加大，投入增多，大幅度提高了齒輪彎曲疲勞強度的壽命極限，齒輪抗彎曲疲勞強度極限超過了齒面接觸抗點蝕疲勞強度極限。

齒輪對在齒面嚙合快速相對滑動產生的拉應力和齒面高接觸應力的共同反復作用下會產生一定的齒面疲勞損傷。而采用齒面改性涂層技術，可以有效的防止諸如此類的損傷的產生，并能夠有效的改善齒輪副的表面完整性和抗齒面疲勞性。

齒輪表面加工技術也在不斷深入研究，將兩種或多種表面強化的技術相結合，對齒輪進行復合強化處理，進而提高齒輪表面使用的完整性。齒輪表面復合強化技術是當前被廣泛應用的一種技術手段。比如鹽浴復合處理技術、熱噴涂與噴丸結合的復合強化技術等多種技術方法。鹽浴復合技術主要是指低溫鹽浴氮碳共滲加鹽浴氧化的一種形式，可以產生高抗蝕和耐磨的金屬表面改性技術。很多大型汽車，其中的齒輪都采用到了鹽浴復合技術，增強了齒輪表面強化技術。

2.3 油品對齒輪疲勞強度壽命和磨損的影響

汽車變速器中所含有的潤滑油，潤滑油的作用不可小覷。潤滑油需要配合齒輪和軸承，還要承擔離合器等部件的潤滑，除此之外，控制動作的平穩也需要潤滑油的配合。因此，對潤滑油應有較嚴格的要求，尤其是在氧化耐久性和動靜摩擦的因數上。近年來，由于，汽車領域對變速器中控制系統的精確和滑動性的要求有很大的提高，輪齒系統中的油品潤滑，也將面臨著很大的挑戰。齒輪中油品的潤滑會影響到多個位置的使用效率，因此，要加大對變速器中潤滑的研究，提升該性能，避免因油品的問題，影響齒輪的使用，尤其齒輪的疲勞壽命與磨損，與油品有很大的關系。變速器中潤滑油受到影響，也會對齒輪的使用產生影響。潤滑油的性能會受到溫度、油位、水分污染以及清潔度的影響，所以要對潤滑油的問題加以重視，保護好潤滑油的性能，也對齒輪的使用有一個良好的保障。從生產到后期都要做好維護，避免油品的性能造成破壞。

3 ?齒輪表面強化技術的發展

不管是在如何復雜的狀況下，輪齒表面技術都在不斷出現新的研究課題與方向。比如，汽車傳動系統的輕量化、新能源汽車變速器高轉速等。單一的表面的強化技術已經無法滿足齒輪的使用要求，多以結合多種復合的表面強化技術被越來越多的使用。

齒輪表面強化技術的發展需要根據齒輪的情況來研發，表面強化技術需要適應齒輪的高強度、高精度等多項要求。而這些要求之中的矛盾和獨立也是復合表面強化技術的應用更合理，復合表面強化技術是多種技術的科學合理結合，并不是單一的技術相加。齒輪表面復合技術，需要展開更深入的研究，朝著更高的標準發展，運用更加優化的設計理念，對齒輪中的一些噴丸強化技術和表面涂層技術等展開更加深入的研究。除此之外，齒輪表面的熱處理技術也是需要重點關注的，齒輪的材料和性能，都是需要進一步展開分析的。

齒輪表面熱處理未來的研究重點包可以放在齒輪材料基因分析、基礎性能實驗掌握材料基本參數與強度特性，預測齒輪熱處理變形的數值模擬、新型齒輪用鋼、新型熱處理工藝、齒輪噴丸強化技術、對噴丸參數與齒輪表面完整性關系等方面上。

只有對這些基礎的材料設施深入了解之后，才能展開更多技術的研究。齒輪表面強化技術，應在科技進步的引領下不斷發展，朝著高、精、細、深幾個方面嚴格要求，提高標準。齒輪的使用性能主要體現在高這一方面，性能要求高。精主要體現在齒輪的表面強化，要采用精品加工。細主要體現在齒輪的加工工藝方面，要求更細。深，主要體現在齒輪的表面改性層上。這樣，齒輪的壽命才能更長，使用起來更可靠更安全。

4 ?結束語

表面強化技術是高強度汽車齒輪中的核心技術，在汽車技術領域上有至關重要的作用。目前，科技發展致使很多新型汽車設備涌現。隨著技術的不斷改進，高轉速、高扭矩、高耐久性的目標要求，應更加注重齒輪的材料與表面強化的基礎與應用研究，也應不斷對齒輪的表面強化技術加以研究和分析，滿足高強度汽車齒輪對表面強化技術的需求。

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