幻灯二

齿轮啮合的旋向:传动齿轮类零件变形影响因素及热处理工艺

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创作者:杨扬,海女侠,VR游戏栋

企业:陕西省法士特车辆传动系统工程项目研究所

来源于:《金属加工(热加工)》杂志期刊

引言:对传动齿轮热处理变形的各种各样影响因素干了一定的剖析,强调传动齿轮类零件的热处理变形关键受零件构造、原材料、煅造、机械加工、热处理工艺与机器设备等各个方面要素的危害。

一、渗氮热处理介绍

车辆中常见的轴和传动齿轮需历经煅造、淬火、机械加工后,开展渗氮淬火和淬火等工艺热处理,获得浅表面为强度较高的渗氮层、芯部为具备优良综合性物理性能的机构,这种机构及其淬火后造成的内应力对轴和传动齿轮的物理性能拥有关键性的功效。现阶段,渗氮热处理在我企业运用广泛,也是比较完善的一种热处理工艺。渗氮的目地是为了更好地获得高碳钢表层,及其低碳环保的芯部,以确保芯部高塑性变形高耐磨,表面高韧性,提升产品工热处理件的强度、耐磨性能和疲劳极限。

二、热处理变形浅谈

1.危害热处理变形的要素

在零件开展热处理的另外,必定随着着样子与规格的更改,它是机构地应力、内应力及作用力的一同功效結果。机构地应力与内应力均为热处理地应力,机构地应力就是指热处理全过程各位置制冷的不双向性造成的各位置机构变化不另外所造成的地应力,内应力是因为产品工件各一部分的溫度差别,造成 热涨冷缩不匀称而造成的地应力。淬火时,零件关键产生二种变形:几何图形样子的变形,关键为规格及样子的变形,由淬火地应力造成;容积的变形,关键为产品工件容积按占比膨胀或变小,是由改变时的比体积转变造成。

危害零件热处理变形的要素许多,淬火全过程仅仅释放出来了零件的变形潜在性地应力,而这种变形潜在性地应力是全部零件加工全过程中持续积累的,可归纳为原材料的成分,煅造全过程中的煅造溫度、锻后制冷速率,机械加工制造全过程中的走刀速度、下刀量、切削用量、夹装方法,热处理全过程中的加温速率、制冷速率、加温溫度等各个领域的要素。热处理工艺流程做为最终工艺流程,其上下游全部工艺流程都是会为零件热处理变形种下種子,因而科学研究热处理变形不可以单一地科学研究热处理工艺自身,而应当紧紧围绕零件构造、原材料及其零件的全部生产加工工艺流程。

2.退火工艺

将偏移平衡状态的金属材料加温至较高溫度,维持一定時间,随后迟缓制冷,以获得贴近于平衡状态机构的各种各样工艺方式,通称为退火。退火的目地取决于匀称成分、改进物理性能及工艺特性、清除或减少热应力,并为零工艺件最后热处理出示适合的內部机构。

3.彻底淬火工艺

将亚共析或其制品加温到Ac6点之上溫度,隔热保温后以超过临界值制冷速率的冷速制冷,获得奥氏体机构,以提升抗压强度、强度及耐磨性能的热处理称之为彻底淬火。

三、零件热处理变形实验案例

我企业生产制造一种传动齿轮类零件,示意图及热后机械加工部位见图1。该零件的工艺步骤为开料→煅造→淬火→镗孔→滚齿→插内花键轴→剃齿→渗氮→淬火→淬火→抛丸除锈→磨棱→车内孔及内螺纹。原材料为8620RH,热处理技术标准为:淬硬层深0.84~1.34mm,表层强度58~63HRC,心部强度30~45HRC,合金成分合乎TES-003规范。

零件生产量很大,选用串放式材料准备,其直徑大(219.2~219.45mm),壁厚较薄(27.05mm),且构造为不彻底对称性,即B内孔侧为直徑小的内螺纹,而A内孔侧为直徑大的内花键轴,造成 此类构造零件两边面(A和B内孔)的热变形存有发展趋势不一致的特性。

2016年底,该零件制成品突发性热处理后B内孔的颤动偏差(工艺规定热后内孔颤动值≤0.06mm)的状况,从而导致鼓形量与齿向视角偏差。对该批号中剩下的顺利完成煅造、热前机械加工序的零件,根据在热处理工艺流程阶段,开展临时性实验、调整工艺,以较大 水平操纵热变形量、减少零件废品率。

1.零件原热处理工艺

零件原来应用的热处理机器设备为AICHELIN42工序环状转底持续炉,集预空气氧化、渗氮、淬火、清理、淬火于一体。渗氮选用N2、乙醇为基本氛围,甲苯做为富湿润剂,依照氮—乙醇氛围基础理论,提供占比为乙醇:N2=1L/h:1.1米3/h,CO成分值仪表盘设置20%。原热处理工艺为:预空气氧化→渗氮→油淬→清理、淬火,工艺全过程见图2,原淬火工艺见表1。

表1 原淬火油搅拌工艺主要参数

快搅速率/r·min-1

快搅時间/s

慢搅速率/r·min-1

淬火总時间/s

1100

240

1100

239

2.热处理工艺流程阶段的临时性实验、调整工艺及結果剖析

(1)提升退火工艺流程及結果剖析

选用高溫回火炉退火,退火工艺设置为400℃隔热保温1h,随炉制冷至350℃后风冷,再开展渗氮淬火。对热前和热后的端跳值开展一一对应精确测量。

由图3得知,退火渗氮零件端跳值的均值热变形量为0.033毫米,可是因实验数据信息过少,仅作参照。

(2)调节淬火搅拌主要参数及結果剖析

调整热处理工艺主要参数的必要条件是保证零件做到样图规定的各类热处理性能指标。针对一般的淬火工艺而言,最理想化的情况为零件在快搅速率的设置時间内进行奥氏体改变,而在下面慢搅速率的设置時间内减少制冷速率以降低其热涨冷缩造成的变形,那样才可以在确保进行热处理性能指标的另外较大 水平地减少零件的热变形量。将淬火快搅時间降至45s,淬火慢搅速率降至700r/min,调节后的淬火搅拌主要参数见表2。

表2 调节后的淬火搅拌主要参数

快搅速率/ r·min-1

快搅時间/s

慢搅速率/ r·min-1

淬火总時间/s

1100

45

700

239

调节搅拌后,零件热处理前后左右端跳精确测量結果如图4所显示,得知,零件应用调节淬火搅拌主要参数后的均值热变形端跳量为0.057mm,低于应用原淬火搅拌主要参数的均值热变形端跳量0.085毫米。可是其绝大多数热后端开发跳值超过工艺规定算差,其热后端开发跳值相对标准偏差为0.015。

(3)提升退火工艺流程 调节淬火搅拌主要参数及剖析

根据以上二种实验(提升退火工艺流程后热变形端跳量小(0.033),而调节淬火搅拌主要参数热后变形端跳量大(0.057)、离散性小(0.015)),将此二种方式另外用以该批号零件,即零件先开展退火,后应用调节后的搅拌主要参数开展渗氮淬火,观查零件的端跳热变形量。

第一,应用高溫回火炉开展退火工艺流程 调节淬火搅拌主要参数:应用高溫回火炉开展退火工艺流程,随后选用调节淬火搅拌主要参数开展渗氮淬火工艺流程,零件热处理前后左右端跳精确测量結果如图所示5所显示,得知热后端开发跳合乎工艺规定,均值热变形端跳量为0.034mm,热后端开发跳相对标准偏差为0.018。

第二,应用环状炉开展退火工艺流程 调节淬火搅拌主要参数:充分考虑货运物流装运难题,进一步提升热处理工艺流程,在环状炉预空气氧化区开展退火工艺流程,依照退火工艺规定,在400℃隔热保温1h后进到主炉渗氮,另外调节搅拌主要参数。零件热处理前后左右端跳精确测量結果如图所示6所显示,得知热后端开发跳合乎工艺规定,均值热变形端跳数值0.036毫米,热后端开发跳相对标准偏差为0.017。

对之上4种调整工艺与原工艺以及热变形結果开展比照,得知仅调节淬火搅拌主要参数挽救工艺的热后端开发跳值很大,超过提升退火 调节淬火搅拌主要参数的工艺种类,采用后类挽救工艺种类,从生产制造当场的可行性分析考虑到,环状炉预空气氧化区退火 搅拌主要参数调节的工艺种类好于高溫回火炉退火 搅拌主要参数调节的工艺种类,如表3所显示。

选用最优控制挽救工艺:环状炉预空气氧化区退火 搅拌主要参数调节,对该批号剩下零件开展生产制造,零件的废品率由突发性时的30%降到6%,大幅度减少了废品率,为企业合理地减少了财产损失。

表3 实验工艺较原工艺对生产制造状况的危害

工艺调节种类

提升時间/h

提升工艺流程

备注名称

退火(回火炉)

6

装运、材料准备

需占有回火炉

调节搅拌工艺

0

退火(回火炉) 调节搅拌工艺

6

装运、材料准备

需占有回火炉

退火(环状炉) 调节搅拌工艺

3

造成一部分位置

四、总结

机加后渗氮淬火前提升退火工艺流程、相互配合调节淬火搅拌主要参数能合理改进零件的热处理变形,为以后相近难题出示了行得通的挽救工艺。但零件的热处理变形并并不是只靠热处理工艺调节就能彻底处理,热前各工艺流程对最后热处理的变形都是会导致一定的危害,最后商品合乎性需要各工艺流程一同融洽,互相配合,找寻适合的工艺,以提升零件的达标率,确保产品品质。

来源于:热处理生态链

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