常用齒輪的熱處理畸變原因及處理對策
發(fā)布日期：2020-09-08
(1)圓柱齒輪畸變
1)畸變原因。滲碳淬火圓柱齒輪由于花鍵、鍵槽的淬火變形，造成配合不好。這種變形是由于形狀不一引起的質(zhì)量差異所造成。
2)對策。設(shè)計(jì)成不易發(fā)生變形的形狀，如設(shè)計(jì)均勻的幅板孔；開減重槽、孔等，主要是使冷卻均勻進(jìn)行。從設(shè)計(jì)上考慮，在形狀方面不能開減重槽、孔時(shí)，可以通過試驗(yàn)，取得變形的定量數(shù)據(jù)，在機(jī)加工時(shí)，提前預(yù)留出變形量進(jìn)行預(yù)修正。
滲碳后去除輪齒之外的表面滲碳層，然后再淬火，這也是一種防止變形的方法，對于大型齒輪特別有效。
(2)螺旋傘齒輪的淬火畸變
1)畸變危害。由于熱處理畸變，與標(biāo)準(zhǔn)齒輪嚙合時(shí)，造成接觸點(diǎn)（接觸印痕）移動很大，所以不能承受運(yùn)轉(zhuǎn)中的載荷，造成齒輪的早期損壞。
2)對策。一般情況下常常是由于材料的淬透性的不同，即材料成分的差異所造成的。因此，應(yīng)嚴(yán)格控制材料成分的均勻性，使用淬透性帶窄的材料，采取淬透性差值不大的材料。
(3)減小高頻淬火齒輪畸變的方法
1)通用方法
①應(yīng)根據(jù)齒輪選擇材料、齒輪大小及所要求的硬化層深度，并考慮到利用其淬透性，通常多使用40、45碳鋼。
②齒輪坯料的鍛造應(yīng)當(dāng)充分，毛坯纖維無方向性、晶粒均勻、非金屬夾雜物均勻且具有特定形狀等。
③高頻淬火前應(yīng)進(jìn)行預(yù)處理，如調(diào)質(zhì)或正火，以適應(yīng)高頻快速加熱和均勻奧氏體化的要求。
④應(yīng)選定適當(dāng)?shù)挠不瘜由疃群托螤睿貏e是當(dāng)硬化層深度超過一定的需要量時(shí)，就會成為變形的主要原因。一般情況下，當(dāng)模數(shù)在6～12mm之間時(shí)采用如下硬化層深度：
齒面硬化層深度=(0.2～0.3)×m
齒根硬化層深度= (0. 16～0.28)×m
2)齒輪高頻淬火特有的防止變形方法
①可根據(jù)齒輪形狀、大小、材料、設(shè)備狀況，選定合適的方法。淬火方法不同，淬火變形的傾向、變形量等也不同。
②從齒輪設(shè)計(jì)和加工方面防止淬火變形的方法
a．輪輻厚度要大于齒寬的1/3，大約位于齒寬中間的對稱位置上。由于加熱中間部位時(shí)，齒面上的熱量往輪輻擴(kuò)散，因此可將整個(gè)齒面預(yù)熱到150℃左右。
b．輪轂的壁厚要與齒形太小相對應(yīng)，以保證足夠的強(qiáng)度。
c．一般要把齒輪嚙合中心置于齒寬的中間，盡可能做成凹形齒，凹下量為0.1mm左右。
d．當(dāng)齒形頂端發(fā)生膨脹與相嚙合的齒輪根部發(fā)生硬性接觸（干涉）時(shí)，就要通過研磨等方法修復(fù)齒頂。
(4)滲碳齒輪淬火畸變的對策
1)預(yù)熱時(shí)緩慢加熱。尤其對于大型齒輪更要注意這一點(diǎn)。
2)滲碳的前處理在粗加工后進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理。如940℃加熱，保溫時(shí)間以30min/in計(jì)算，然后油冷；油冷后在700℃下進(jìn)行球化處理，保溫時(shí)間按60min/in計(jì)算。經(jīng)過這種處理后，毛坯組織能達(dá)到預(yù)期的細(xì)化和均勻化，同時(shí)也可不必?fù)?dān)心出現(xiàn)鐵素體的帶狀組織和塊狀組織。
3)改進(jìn)滲碳淬火工藝。為了避免快速加熱，在相變點(diǎn)附近750℃×40min進(jìn)行預(yù)熱；降低滲碳溫度至900℃和淬火溫度810℃×30min進(jìn)行油淬。
4)為了防止淬火時(shí)的花鍵孔變形，可將錐形軸襯裝入花鍵孔內(nèi)并進(jìn)行加熱。
