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大直徑薄壁型齒圈滲碳公法線尺寸變化規(guī)律摸索

2019-04-18

胡東輝

（杭州前進(jìn)齒輪箱集團(tuán)股份有限公司）

　　摘　要：對于大直徑薄壁型齒圈而言,熱處理滲碳淬硬后的變形是至關(guān)重要的質(zhì)量控制指標(biāo)。通過對熱處理滲碳前、后的齒輪公法線尺寸測量,大致掌握了該類型零件熱處理前后的公法線尺寸變化趨勢,解決了此類零件熱處理滾齒預(yù)留磨量的問題,并服務(wù)生產(chǎn)。
　　關(guān)鍵詞：齒輪公法線；尺寸測量；薄壁型；大直徑；變化規(guī)律；滲碳；齒圈；質(zhì)量控制指標(biāo)
　　因生產(chǎn)需要，熱處理廠逐漸引進(jìn)了能處理大直徑齒圈的熱處理滲碳設(shè)備。由于此類零件大多屬于關(guān)鍵件，尺寸等要求比較嚴(yán)格，因而熱處理的滲碳淬硬過程中，對零件的尺寸的變化控制至關(guān)重要。與此同時(shí)，此類型零件往往層深較深，在零件形狀單薄條件下，非常容易造成零件變形嚴(yán)重。為服務(wù)生產(chǎn)，更好的解決在滲碳后零件尺寸要求，故對該類型零件滲碳后公法線變形進(jìn)行工藝摸索。
　　1.熱處理的工藝以及零件的數(shù)據(jù)

　　采用4種不同直徑的齒圈零件，經(jīng)過不同的滲碳淬硬工藝，對比熱處理前后齒輪的公法線變動(dòng)，從而測出零件的大致尺寸變化。
　　（1）試驗(yàn)工藝與設(shè)備

　　由于零件較大，采用φ2500mm×2000mm愛協(xié)林井式滲碳爐，平裝零件，墊平，除齒部外其余均勻涂防滲劑，并采用圖1所示的熱處理工藝。

圖1 熱處理工藝曲線

　?。?）數(shù)據(jù)分析

　　圖2～圖5為參與試驗(yàn)的零件，表1為相應(yīng)零件的具體數(shù)據(jù)和采用的工藝。對4種不同的零件，通過進(jìn)行滲碳淬硬，測量熱處理后的公法線尺寸，對比熱處理前的公法線尺寸，具體數(shù)據(jù)如表2所示。

　　根據(jù)W熱后-W滾齒=熱處理后公法線的漲量計(jì)算出各齒圈的尺寸變化（見表3和圖6），可以發(fā)現(xiàn)對于此類型零件變形量基本都在0.5mm以上，甚至個(gè)別超過0.8mm。對于個(gè)別零件因壁更單薄，如齒圈4所示齒圈，公法線變動(dòng)從0.46～0.72mm之間，使整個(gè)零件的公法線變化很大。

　　2.變形原因分析

　　零件雖然采用兩種熱處理工藝，但零件變形趨勢一致，均漲大了0.5～0.8mm。

　　零件經(jīng)過熱處理后，產(chǎn)生熱應(yīng)力和組織應(yīng)力，并且熱應(yīng)力和組織應(yīng)力都會使淬火的工件形狀發(fā)生變化（形狀畸變）。在熱應(yīng)力方面，零件雖然縮小，但同時(shí)，在冷卻過程中，零件發(fā)生組織轉(zhuǎn)變，即奧氏體向馬氏體轉(zhuǎn)變過程后，比容變大（馬氏體的比容比奧氏體大），從而使零件直徑尺寸增大。

　　在熱應(yīng)力中，由于表層和心部冷卻速度不一致，形成溫差。表面驟冷時(shí)，體積縮小較??；當(dāng)表面冷卻后，心部發(fā)生只冷卻，體積卻不能自由進(jìn)行，從而使零件經(jīng)熱脹冷縮后，體積增大。這種體積增大現(xiàn)象受冷卻速度、材料成分和熱處理工藝等影響，當(dāng)冷卻速度增大，零件碳含量越高和合金成分越高時(shí)，體積變化越明顯。

　　另外，受到其他因素影響，局部受力不均，造成翹曲，在同一齒形成錐度，導(dǎo)致整個(gè)零件的平面發(fā)生翹曲。

　　3.結(jié)語

　　（1）熱處理的熱應(yīng)力和組織應(yīng)力無法避免，但是可以合理利用存在的變形，在冷加工滾齒時(shí)，適當(dāng)減少磨量，彌補(bǔ)熱處理漲量。

　?。?）此類型零件的公法線漲量一般在0.5～0.8mm。

來源：《金屬加工(熱加工)》2015年19期