齒輪熱處理分析因素
發(fā)表時(shí)間:2022-06-07 網(wǎng)址:http://nxczl.com/ 編輯:一同傳動(dòng)
齒輪元素
1、鋼中含碳量
以含碳量對(duì)齒輪淬火時(shí)的翹曲畸變和體積畸變的影響最大。
2、鋼中合金元素
鋼中合金元素對(duì)齒輪的畸變影響很大,如合金元素C、Mn、Ni、Cr、Mo等增大淬透性,增加畸變傾向;而鋼中的合金元素如Cr、Mn、Mo、Si、Ni、Ti等,可減小畸變。
3、鋼的淬透性
鋼材淬透性越高,畸變?cè)酱?;淬透性越小,淬火畸變也就越小?/p>
4、齒輪形狀、截面尺寸
齒輪設(shè)計(jì)的形狀不對(duì)稱,截面均勻性差;齒輪設(shè)計(jì)的輪輻剛度差;齒輪設(shè)計(jì)的工藝孔位置不當(dāng)?shù)?,都?huì)加大齒輪的熱處理畸變。
5、鋼的原始組織
1)鋼的顯微組織不均勻性對(duì)熱處理畸變影響很大。此外,鋼中顯微組織不均勻,組織粗大,存在較大的偏析,網(wǎng)狀組織等,淬火后畸變加大。
2)由于帶狀組織和偏析等缺陷的存在,成為導(dǎo)致齒輪畸變的重要因素之一。
3)鋼錠的宏觀偏析常造成鋼料橫截面上的方形偏析,這種偏析往往造成圓盤形齒輪的不均勻淬火畸變。
4)正方形連鑄坯形生產(chǎn)的齒輪熱處理畸變均勻;長(zhǎng)方形連鑄坯形生產(chǎn)的齒輪熱處理畸變具有明顯的方向性,其對(duì)齒輪熱處理畸變影響很大。
5)本質(zhì)晶粒度越細(xì),齒輪淬火后的畸變量將會(huì)相應(yīng)減小。
6)如果齒輪毛坯正火處理的原始組織不均,導(dǎo)致齒輪的熱處理畸變。
齒輪鍛造工藝
6、鍛造
1)充分鍛造有助于減小畸變。特別是鍛造后形成合理的金屬流線結(jié)構(gòu),能夠降低熱處理畸變。合理的鍛造還可以使鍛坯減少偏析,均勻組織,改善帶狀組織,有利于減小熱處理畸變。
2)金屬未充滿模腔時(shí)會(huì)造成最終熱處理畸變不一致。
3)齒輪毛坯鍛造時(shí),因高溫加熱、變形度不均和終鍛溫度較高,將使齒輪熱處理畸變?cè)龃蟆?/p>
7、毛坯預(yù)備熱處理
1)齒輪毛坯預(yù)備熱處理能夠減小最終熱處理畸變。采用普通正火時(shí),熱處理畸變相對(duì)等溫正火要大。
2)齒輪毛坯在淬火前經(jīng)過(guò)調(diào)質(zhì)處理,淬火后畸變的規(guī)律性強(qiáng),絕對(duì)畸變量會(huì)有所減小。
8、殘余應(yīng)力
齒輪的機(jī)械加工可造成容易引起金屬畸變的應(yīng)力,在齒輪加熱過(guò)程中,不僅會(huì)產(chǎn)生熱應(yīng)力引起的畸變,而且釋放內(nèi)應(yīng)力也會(huì)引起畸變。
9、淬火加熱過(guò)程
1)較大的直徑或厚度齒輪在加熱溫度下可能產(chǎn)生的最大應(yīng)力,從而引起較大畸變。
2)在許多生產(chǎn)情況下裝夾的齒輪,在入爐初期,各部位存在的溫差較大,所產(chǎn)生的熱應(yīng)力足以使首先達(dá)到高溫的部位發(fā)生塑變而引起局部畸變。
3)加熱不均勻(包括快速加熱)特別是對(duì)細(xì)長(zhǎng)軸齒和薄片狀齒輪的翹曲畸變影響很大。
4)一般情況下,加熱不均勻(如加熱元件直射溫度)時(shí),齒輪內(nèi)部溫度高的一側(cè),在冷卻后往往顯現(xiàn)凹陷并產(chǎn)生彎曲畸變。
5)加熱速度將直接影響加熱過(guò)程中熱應(yīng)力的形成,并由此引起齒輪畸變。
齒輪冷卻處理
10、冷卻
1)淬火冷卻速度與淬火冷卻介質(zhì)
冷卻能力越大,淬冷烈度(H)越強(qiáng),齒輪內(nèi)外(或厚薄不同處)溫差越大,由此產(chǎn)生的應(yīng)力越大;淬火冷卻介質(zhì)的種類、冷卻性能、淬硬性等與畸變有關(guān)。
2)冷卻不均
齒輪結(jié)構(gòu)引起的畸變,齒輪裝夾引起的畸變,淬火冷卻介質(zhì)特性引起的畸變。
齒輪淬火工藝
3)淬火冷卻介質(zhì)溫度
一般情況下,適當(dāng)提高淬火冷卻介質(zhì)(如淬火油)溫度時(shí),齒輪熱處理畸變減小。
11、淬火操作
1)齒輪裝夾及支承方式
在齒輪裝爐時(shí),裝夾及吊掛方式、吊具及其支承方式,對(duì)齒輪的畸變也有很大關(guān)系,特別是內(nèi)徑、外徑都比較大的薄壁環(huán)形齒輪,除了內(nèi)徑、外徑的脹縮外,往往還會(huì)使圓度超差。如果裝爐不當(dāng),極易產(chǎn)生較大的高溫蠕變,同時(shí)在淬火時(shí)會(huì)影響淬火冷卻介質(zhì)的流動(dòng)和齒輪冷卻的均勻性,從而影響畸變量和畸變的均勻性。
2)淬火加熱溫度及加熱均勻性
淬火加熱溫度對(duì)翹曲畸變的影響程度要遠(yuǎn)超過(guò)對(duì)體積畸變的影響。提高淬火溫度一般均使齒輪畸變?cè)龃?;加熱不均勻引起的畸變?/p>
3)重復(fù)淬火
對(duì)于因熱處理質(zhì)量超差齒輪,在返修過(guò)程中,如果重復(fù)淬火時(shí),畸變量將隨著淬火次數(shù)的增加而疊加。
4)淬火冷卻的影響
齒輪的冷卻速度大,同時(shí)發(fā)生體積膨脹,如果冷卻不均勻必將造成更大的畸變;雙介質(zhì)淬火或分級(jí)淬火在第一介質(zhì)中停留時(shí)間長(zhǎng);淬火冷卻介質(zhì)流動(dòng)性過(guò)強(qiáng),對(duì)齒輪產(chǎn)生了沖擊等因素,均對(duì)齒輪熱處理畸變產(chǎn)生一定的影響。
5)操作因素
這往往同操作過(guò)程中違反工藝規(guī)定有關(guān)。例如齒輪在出爐過(guò)程中彼此相互擠撞;出爐時(shí)齒輪與爐膛、爐體、爐門或其他硬物撞擊等均會(huì)造成齒輪畸變;在齒輪出爐淬火時(shí),操作不平穩(wěn),晃動(dòng)大,將增加齒輪畸變,尤其對(duì)細(xì)長(zhǎng)齒輪軸、薄片形齒輪影響更大。
12、回火、冷處理及時(shí)效
1)回火
回火對(duì)齒輪的尺寸變化,主要是由于組織轉(zhuǎn)變而引起的。
2)冷處理
對(duì)于合金元素含量較高或精密齒輪,一般進(jìn)行零下溫度的冷處理,使殘留奧氏體進(jìn)一步轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體,因而顯現(xiàn)尺寸增大的畸變趨勢(shì)。若淬火溫度越高,冷處理后顯現(xiàn)的尺寸膨脹也越大。
3)時(shí)效處理
齒輪淬火組織中,殘留奧氏體數(shù)量是引起時(shí)效畸變的主要原因。自然時(shí)效中由于氫的逸出,應(yīng)力松弛;自然時(shí)效過(guò)程中應(yīng)力的松弛釋放,可能引起極少量的殘留奧氏體的相變。
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