變速箱齒輪熱處理變形控制方法分析
發布日期：2020-09-08
變速箱是汽車的主要構成部分，并且是汽車的重要受力單元。重型汽車因為載重大、路況差，因此變速箱就會受到頻繁沖擊，鑒于此，重型汽車變速箱齒輪應該具備高強度、高耐磨性、高抗疲勞強度、高沖擊韌性等機械性能，而這就需要嚴格控制熱處理環節。
1齒輪在熱處理后出現變形的原因
齒輪主要構成就是鋼，其被進行熱處理后，隨著溫度的提高，鋼的韌性會不斷減小，要是齒輪上局部的應力不能再受熱的影響，就會導致齒輪產生變形，因為殘余應力只會在齒輪局部表現出來，因此齒輪就會產生不規則的變形。齒輪在開展熱處理的時候，因為加熱速度過快，就會導致齒輪的表面出現升溫過快的現象，而齒輪內部溫度的提高就相對較慢，表面與內部的溫度假如存在差異，就會導致齒輪產生不規則變形的現象，進而導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
齒輪經熱處理后所形成變形涉及各個層面上的因素，比如齒輪的設計、運用的材料、預熱處理方式及過程、機械加工技術及刀具、熱處理技術及設備等整個制造過程。達標的材料、精密的鍛造、規范的預熱處理、高效的冷熱加工配合能夠降低并且穩定熱處理變形。鑒于此，一定要對齒輪熱處理后的變形進行嚴格把控。
2.1齒輪的設計形狀對熱處理變形的影響
齒輪的設計結構會在很大程度上影響熱處理變形，例如，齒輪設計結構不對稱，結構均勻性差，實際在淬火的過程中，就常常會出現應力不均勻的問題，進而使得出現不規則變形的問題。熱處理變形的影響程度由設計、材料、熱處理等。鑒于此，在進行設計的過程中，一定要保證壁厚不能過于單薄，并且應該均勻對稱，截面尺寸的比例差距不能過于懸殊。
2.2原材料的特性對熱處理變形的影響
原材料的質量不但會對齒輪的熱處理技術造成影響，還會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：淬透性、純凈度、晶粒度。淬透性系指原材料在淬火過程中，奧氏體轉化成馬氏體的難易情況。淬透性和熱處理變形之間的關系呈正相關關系，并且合金元素含量同樣會影響淬透性。并且合金元素影響熱處理變形的機制是借助鋼的屈服強度、臨界轉變溫度等，間接使得熱變形受到影響。要想使得熱處理技術及變形能夠更加穩定，就應該使得原材料具備一定相對穩定的淬透性范疇。鑒于此，現今國際上大都是基于自己產品的技術需求，明確淬透性范圍，進而使得熱處理過程及變形得到穩定。
2.3鍛造對熱處理變形的影響
鍛造能夠提升齒坯組織的均勻性，并且帶狀組織能夠有效防止熱處理變形的產生。可是鍛造問題會使得熱處理變形更加劇烈，鍛造會使得金屬流線出現不對稱的問題，鍛造溫度太高，鍛后冷卻后就會出現不均勻的問題，并且最終導致熱處理變形存在很大的區別。齒坯鍛造之后，通常金屬纖維流線形狀要沿齒坯外廓呈現對稱性的分布，并且縱剖面。上流線應該呈現封閉狀，此種流線形狀毛坯熱處理后變形相對規律，控制難度較小。
2.4預熱處理對熱處理變形的影響
預熱處理的根本目標其實就是得到良好的組織，也就是完成細化晶粒的操作，進而使得殘余應力被消除。實際的工藝過程是把鍛坯加熱到超過奧氏體轉變溫度，讓鍛坯。組織都轉化成奧氏體，然后進行冷卻，讓組織都轉化成鐵素體加珠光體組織，進而得到良好的塑性及硬度，切削的難度降低，在實際轉化的過程中，所有的奧氏體晶粒都能夠產生多個珠光體晶粒，并且完成組織細化的操作，這就能夠有效控制熱處理變形。
2.5機加工刀具與切削量對熱處理變形的影響
機加工會帶來的工件殘余應力，并且預熱處理工件之后，工件的塑性非常好，要是切削進給量過大或是刀具磨損厲害，就會在實際加工過程中出現位錯形變的現象，并且形成內部殘余應力，并且在熱處理加工的過程中被釋放，導致工件出現嚴重的變形。
2.6熱處理工藝對熱處理變形的影響
現今，我國變速箱齒輪的熱處理方法中運用最為普遍的就是滲碳淬火的方式，并且滲碳淬火技術具備以下優勢：技術相對成熟、運用廣泛、成本較小，是現今熱處理專家的重點研究方向。
3控制變速箱齒輪熱處理變形的措施
第一，在設計齒輪設計時，應該運用壁厚并且均勻對稱的零件。要是零件存在壁厚相對較薄的區域，在進行熱處理加工的時候，由于壁薄的區域冷卻的速度相對，進而出現卷曲的幾率較大。如此，就要設計兩個單獨的零件，進而薄壁零件就可以有效地把控熱處理變形，還能夠有效簡化加工過程。
第二，由于現今大部分企業均是基于自家產品的實際。需求，來明確淬透性的實際范疇，這樣就可以使得熱處理變形得到有效控制。當然，原材料中的晶粒度同樣非常關鍵。全部的金屬材料均是晶粒構成的多晶體。由于所有晶粒的特點均存在差異，因此將這些存在差異的晶粒進行組合，就能夠將它們的作用力進行抵消，如此，就能使得金屬材料之間產生異向同性的特點。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，并且晶粒個數應該相對較多，如此熱處理變形就會呈現顯著的均勻性。。
第三，現今，一些企業已經漸漸選擇等溫退火技術來完成預熱處理加工，進而使得預熱處理的成效得到顯著提高。就部分奧氏體相對穩定的合金鋼來說，運用等溫退火技術能夠使得退火周期得到極大的縮短，并且能夠有效穩定熱處理變形。
第四，在實際加工過程中，要是產生殘余應力，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備，有效避免殘余應力的產生。
第五，滲碳處理的溫度是滲碳淬火技術順利實施的重要影響因素，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系呈正相關。因此，熱處理工作者一定要嚴格控制并且協調生產，進而使得滿足相應的生產需求。
4總結
簡而言之，在熱處理環節的過程中，相關操作人員一定要有效掌握齒輪的相關加工技術，并且了解對熱處理變形產生影響的各個因素，進而有效控制熱處理工作，嚴格把控齒輪變形，使得齒輪質量得到保障，提高企業在市場上的綜合競爭能力，促進企業的可持續發展。
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