常用齒輪的熱處理畸變原因及處理對策
發布日期：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量差異所造成。
2)對策。設計成不易發生變形的形狀，如設計均勻的幅板孔；開減重槽、孔等，主要是使冷卻均勻進行。從設計上考慮，在形狀方面不能開減重槽、孔時，可以通過試驗，取得變形的定量數據，在機加工時，提前預留出變形量進行預修正。
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，與標準齒輪嚙合時，造成接觸點（接觸印痕）移動很大，所以不能承受運轉中的載荷，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，應嚴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應根據齒輪選擇材料、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齒輪坯料的鍛造應當充分，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高頻淬火前應進行預處理，如調質或正火，以適應高頻快速加熱和均勻奧氏體化的要求。
④應選定適當的硬化層深度和形狀，特別是當硬化層深度超過一定的需要量時，就會成為變形的主要原因。一般情況下，當模數在6～12mm之間時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可根據齒輪形狀、大小、材料、設備狀況，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從齒輪設計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，齒面上的熱量往輪輻擴散，因此可將整個齒面預熱到150℃左右。
b．輪轂的壁厚要與齒形太小相對應，以保證足夠的強度。
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．當齒形頂端發生膨脹與相嚙合的齒輪根部發生硬性接觸（干涉）時，就要通過研磨等方法修復齒頂。
(4)滲碳齒輪淬火畸變的對策
1)預熱時緩慢加熱。尤其對于大型齒輪更要注意這一點。
2)滲碳的前處理在粗加工后進行調質處理。如940℃加熱，保溫時間以30min/in計算，然后油冷；油冷后在700℃下進行球化處理，保溫時間按60min/in計算。經過這種處理后，毛坯組織能達到預期的細化和均勻化，同時也可不必擔心出現鐵素體的帶狀組織和塊狀組織。
3)改進滲碳淬火工藝。為了避免快速加熱，在相變點附近750℃×40min進行預熱；降低滲碳溫度至900℃和淬火溫度810℃×30min進行油淬。
4)為了防止淬火時的花鍵孔變形，可將錐形軸襯裝入花鍵孔內并進行加熱。
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