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浅谈齿轮热处理及齿轮热处理变形因素
更新时间:2021-05-25 点击次数:143次

1.齿轮的强度设计与热处理

  齿轮的抗接触疲劳强度、抗弯曲疲劳强度、心部韧性、表面硬度及耐磨性等都是热后齿轮的关键指标,直接关系着齿轮的使用寿命长短。原材料性能及热处理工艺都会显著影响到齿轮件的承载力,因此按需选材、合理编制工艺就显得尤为重要。通常来说齿轮的承载力评判主要是通过热后齿轮的表面硬度、心部硬度及有效硬化层深来衡量。GB/T3480.5-2008中将齿轮疲劳强度与材料热处理质量等级进行结合,并将疲劳极限分为ME、MQ、ML三个等级并予以图示。设计齿轮时应根据质量等级和相应的疲劳极限曲线图为基础进行齿轮承载能力计算,既考虑使用强度又兼顾经济性。

2.影响齿轮热处理变形的关键因素

  2.1齿轮毛坯的预先热处理

  齿轮毛坯的预先热处理通常有调质处理、普通正火、等温正火、锻造余热等温正火等手段。普通正火处理会造成不同零件或同一零件不同部位的组织、硬度出现较大差别,会降低加工性能和加剧热处理变形,进而影响齿轮精度等级和使用性能。齿轮毛坯终锻温度一般在900℃左右,毛坯仍处在奥氏体阶段,其晶粒会比重新加热显著粗大,而粗大晶粒具有遗传性且转变P+F过程滞后,容易出现贝氏体或断离珠光体,使得加工性变差。等温正火即将毛坯完全加热到Ac3线以上的适当温度得到均匀的奥氏体后,通过速冷方式将毛坯冷至奥氏体等温转变图“鼻尖”温度左右在低温炉中进行等温转变,出炉后再空冷到室温的工艺过程。因此可以采用锻造余热等温正火或等温正火进行预处理,生产中要根据毛坯材质、尺寸因素来合理选择和控制等温前的冷却速度、等温温度和等温时间这三个工艺参数,使毛坯在相对恒定的温度下完成组织转变,以此来获得均匀的显微组织和合适的硬度,即硬度在160HB~197HB,金相组织为均匀的F+P。等温正火工艺的特点是正火质量稳定,热处理变形小,适合大批量生产。对于大批量生产的变速箱齿轮来说,合适毛坯的硬度和均匀组织能保证刀具的最佳切削,既满足高的切削效率,又对减小热处理变形有着至关重要的作用。

  2.2齿轮热处理变形的一般来说都是多种因素的综合作用、相互影响所致

  除预先热处理及淬透性外,零件形状、锻造、机械加工、淬火规范都可能会造成零件变形,进而影响齿轮精度和寿命。于齿轮件来说,易变形点无非是齿形齿向、周节累计、内花键缩孔等,由经验即可判断其变形规律,根据工艺路线提前预留好加工余量或补偿量,使成品件正处于可接受的形变区间内。

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