變速箱齒輪熱處理變形控制方法分析
發(fā)布日期:2020-09-08
變速箱是汽車的主要構(gòu)成部分,并且是汽車的重要受力單元。重型汽車因?yàn)檩d重大、路況差,因此變速箱就會(huì)受到頻繁沖擊,鑒于此,重型汽車變速箱齒輪應(yīng)該具備高強(qiáng)度、高耐磨性、高抗疲勞強(qiáng)度、高沖擊韌性等機(jī)械性能,而這就需要嚴(yán)格控制熱處理環(huán)節(jié)。
1齒輪在熱處理后出現(xiàn)變形的原因
齒輪主要構(gòu)成就是鋼,其被進(jìn)行熱處理后,隨著溫度的提高,鋼的韌性會(huì)不斷減小,要是齒輪上局部的應(yīng)力不能再受熱的影響,就會(huì)導(dǎo)致齒輪產(chǎn)生變形,因?yàn)闅堄鄳?yīng)力只會(huì)在齒輪局部表現(xiàn)出來,因此齒輪就會(huì)產(chǎn)生不規(guī)則的變形。齒輪在開展熱處理的時(shí)候,因?yàn)榧訜崴俣冗^快,就會(huì)導(dǎo)致齒輪的表面出現(xiàn)升溫過快的現(xiàn)象,而齒輪內(nèi)部溫度的提高就相對(duì)較慢,表面與內(nèi)部的溫度假如存在差異,就會(huì)導(dǎo)致齒輪產(chǎn)生不規(guī)則變形的現(xiàn)象,進(jìn)而導(dǎo)致齒輪的形狀存在一定的特殊性。
2影響熱處理變形的因素
齒輪經(jīng)熱處理后所形成變形涉及各個(gè)層面上的因素,比如齒輪的設(shè)計(jì)、運(yùn)用的材料、預(yù)熱處理方式及過程、機(jī)械加工技術(shù)及刀具、熱處理技術(shù)及設(shè)備等整個(gè)制造過程。達(dá)標(biāo)的材料、精密的鍛造、規(guī)范的預(yù)熱處理、高效的冷熱加工配合能夠降低并且穩(wěn)定熱處理變形。鑒于此,一定要對(duì)齒輪熱處理后的變形進(jìn)行嚴(yán)格把控。
2.1齒輪的設(shè)計(jì)形狀對(duì)熱處理變形的影響
齒輪的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)會(huì)在很大程度上影響熱處理變形,例如,齒輪設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)不對(duì)稱,結(jié)構(gòu)均勻性差,實(shí)際在淬火的過程中,就常常會(huì)出現(xiàn)應(yīng)力不均勻的問題,進(jìn)而使得出現(xiàn)不規(guī)則變形的問題。熱處理變形的影響程度由設(shè)計(jì)、材料、熱處理等。鑒于此,在進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中,一定要保證壁厚不能過于單薄,并且應(yīng)該均勻?qū)ΨQ,截面尺寸的比例差距不能過于懸殊。
2.2原材料的特性對(duì)熱處理變形的影響
原材料的質(zhì)量不但會(huì)對(duì)齒輪的熱處理技術(shù)造成影響,還會(huì)在很大程度上影響齒輪的疲勞壽命。原材料的根本特性包括下面幾點(diǎn):淬透性、純凈度、晶粒度。淬透性系指原材料在淬火過程中,奧氏體轉(zhuǎn)化成馬氏體的難易情況。淬透性和熱處理變形之間的關(guān)系呈正相關(guān)關(guān)系,并且合金元素含量同樣會(huì)影響淬透性。并且合金元素影響熱處理變形的機(jī)制是借助鋼的屈服強(qiáng)度、臨界轉(zhuǎn)變溫度等,間接使得熱變形受到影響。要想使得熱處理技術(shù)及變形能夠更加穩(wěn)定,就應(yīng)該使得原材料具備一定相對(duì)穩(wěn)定的淬透性范疇。鑒于此,現(xiàn)今國(guó)際上大都是基于自己產(chǎn)品的技術(shù)需求,明確淬透性范圍,進(jìn)而使得熱處理過程及變形得到穩(wěn)定。
2.3鍛造對(duì)熱處理變形的影響
鍛造能夠提升齒坯組織的均勻性,并且?guī)罱M織能夠有效防止熱處理變形的產(chǎn)生??墒清懺靻栴}會(huì)使得熱處理變形更加劇烈,鍛造會(huì)使得金屬流線出現(xiàn)不對(duì)稱的問題,鍛造溫度太高,鍛后冷卻后就會(huì)出現(xiàn)不均勻的問題,并且最終導(dǎo)致熱處理變形存在很大的區(qū)別。齒坯鍛造之后,通常金屬纖維流線形狀要沿齒坯外廓呈現(xiàn)對(duì)稱性的分布,并且縱剖面。上流線應(yīng)該呈現(xiàn)封閉狀,此種流線形狀毛坯熱處理后變形相對(duì)規(guī)律,控制難度較小。
2.4預(yù)熱處理對(duì)熱處理變形的影響
預(yù)熱處理的根本目標(biāo)其實(shí)就是得到良好的組織,也就是完成細(xì)化晶粒的操作,進(jìn)而使得殘余應(yīng)力被消除。實(shí)際的工藝過程是把鍛坯加熱到超過奧氏體轉(zhuǎn)變溫度,讓鍛坯。組織都轉(zhuǎn)化成奧氏體,然后進(jìn)行冷卻,讓組織都轉(zhuǎn)化成鐵素體加珠光體組織,進(jìn)而得到良好的塑性及硬度,切削的難度降低,在實(shí)際轉(zhuǎn)化的過程中,所有的奧氏體晶粒都能夠產(chǎn)生多個(gè)珠光體晶粒,并且完成組織細(xì)化的操作,這就能夠有效控制熱處理變形。
2.5機(jī)加工刀具與切削量對(duì)熱處理變形的影響
機(jī)加工會(huì)帶來的工件殘余應(yīng)力,并且預(yù)熱處理工件之后,工件的塑性非常好,要是切削進(jìn)給量過大或是刀具磨損厲害,就會(huì)在實(shí)際加工過程中出現(xiàn)位錯(cuò)形變的現(xiàn)象,并且形成內(nèi)部殘余應(yīng)力,并且在熱處理加工的過程中被釋放,導(dǎo)致工件出現(xiàn)嚴(yán)重的變形。
2.6熱處理工藝對(duì)熱處理變形的影響
現(xiàn)今,我國(guó)變速箱齒輪的熱處理方法中運(yùn)用最為普遍的就是滲碳淬火的方式,并且滲碳淬火技術(shù)具備以下優(yōu)勢(shì):技術(shù)相對(duì)成熟、運(yùn)用廣泛、成本較小,是現(xiàn)今熱處理專家的重點(diǎn)研究方向。
3控制變速箱齒輪熱處理變形的措施
第一,在設(shè)計(jì)齒輪設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)該運(yùn)用壁厚并且均勻?qū)ΨQ的零件。要是零件存在壁厚相對(duì)較薄的區(qū)域,在進(jìn)行熱處理加工的時(shí)候,由于壁薄的區(qū)域冷卻的速度相對(duì),進(jìn)而出現(xiàn)卷曲的幾率較大。如此,就要設(shè)計(jì)兩個(gè)單獨(dú)的零件,進(jìn)而薄壁零件就可以有效地把控?zé)崽幚碜冃?,還能夠有效簡(jiǎn)化加工過程。
第二,由于現(xiàn)今大部分企業(yè)均是基于自家產(chǎn)品的實(shí)際。需求,來明確淬透性的實(shí)際范疇,這樣就可以使得熱處理變形得到有效控制。當(dāng)然,原材料中的晶粒度同樣非常關(guān)鍵。全部的金屬材料均是晶粒構(gòu)成的多晶體。由于所有晶粒的特點(diǎn)均存在差異,因此將這些存在差異的晶粒進(jìn)行組合,就能夠?qū)⑺鼈兊淖饔昧M(jìn)行抵消,如此,就能使得金屬材料之間產(chǎn)生異向同性的特點(diǎn)。鑒于此,為了能提出原材料的異向同性,就一定要選擇晶粒較小的組成材料,并且晶粒個(gè)數(shù)應(yīng)該相對(duì)較多,如此熱處理變形就會(huì)呈現(xiàn)顯著的均勻性。。
第三,現(xiàn)今,一些企業(yè)已經(jīng)漸漸選擇等溫退火技術(shù)來完成預(yù)熱處理加工,進(jìn)而使得預(yù)熱處理的成效得到顯著提高。就部分奧氏體相對(duì)穩(wěn)定的合金鋼來說,運(yùn)用等溫退火技術(shù)能夠使得退火周期得到極大的縮短,并且能夠有效穩(wěn)定熱處理變形。
第四,在實(shí)際加工過程中,要是產(chǎn)生殘余應(yīng)力,雖然不能做到完全避免,可是能夠借助有效的加工工具及輔助設(shè)備,有效避免殘余應(yīng)力的產(chǎn)生。
第五,滲碳處理的溫度是滲碳淬火技術(shù)順利實(shí)施的重要影響因素,零件滲碳速率的決定性因素就是滲碳處理的溫度,并且滲碳處理溫度和晶體膨脹之間的關(guān)系呈正相關(guān)。因此,熱處理工作者一定要嚴(yán)格控制并且協(xié)調(diào)生產(chǎn),進(jìn)而使得滿足相應(yīng)的生產(chǎn)需求。
4總結(jié)
簡(jiǎn)而言之,在熱處理環(huán)節(jié)的過程中,相關(guān)操作人員一定要有效掌握齒輪的相關(guān)加工技術(shù),并且了解對(duì)熱處理變形產(chǎn)生影響的各個(gè)因素,進(jìn)而有效控制熱處理工作,嚴(yán)格把控齒輪變形,使得齒輪質(zhì)量得到保障,提高企業(yè)在市場(chǎng)上的綜合競(jìng)爭(zhēng)能力,促進(jìn)企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。
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