内花键齿轮热处理变形分析.pdf

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1、G内花键齿轮热处理变形分析青海华鼎齿轮箱有限责任公司(西宁810021)魏理林我公司为某重载汽车公司生产一种内花键齿一、零件特点及存在问题轮，材质选用20Cr2Ni4A。内花键的基本参数为：此零件结构较复杂、壁薄、内花键孔的两端壁径节12／24、压力角30。、齿数14和跨棒距24．32～厚不对称。试制时，热处理后内花键的变形没有明24．41mm。图样技术要求：齿轮整体渗碳淬火，表显的规律，同一批次产品热处理后出现的变形杂乱面硬度58～62HRC，结构如图IN示。无章，变形无规律。经过多方面分析，最终确定影响变形的主要因素是零件本身的结构、原材料及热处理工艺。二

2、、改进措施作为对外承接产品，采用改变零件结构的方法来消除热处理的变形极不现实，故要从原材料、冷加工工艺、热处理3个方面加以解决。1．严控原材料和锻造质量(1)原材料目前钢材存在来源杂、乱和质次图1价高的现状，需加强钢材管理，严格进厂检验，主部位裂纹源位于主动齿轮齿根部位。要从以下几点做到严把质量关：①检查钢材的低倍钢铁材料中的Cr、Mo元素均可提高材料的淬组织，包括一般疏松、中心疏松、方框偏析和边缘火淬透性能，但通过试验分析发现主动齿轮中cr、点偏。②检查钢材中非金属夹杂物的含量，包括Mo元素含量远远低于20CrMnMo国家标准对该材A、B、C、D和DS类。③

3、检查钢材中碳化物的级料的含量要求(国家标准要求：W=1．1％～1．4％，别，包括带状组织、网状组织、不均匀性和偏析。W。=0．2％～0．3％)，严重影响了该产品的热处理④检查钢材的晶粒度，晶粒度必须6级以上。淬透性，导致热处理后产品硬化层深度过浅，心部(2)锻造质量锻造工艺如不合理，就会使锻硬度达不到技术要求，使产品心部硬度和强度降坯过烧或过热，从而导致晶粒粗大，直接影响内在低。正是由于产品齿根强度达不到要求，最终导致质量。粗大的晶粒在最终热处理时会产生粗大组用户在使用过程中早期失效。织，增大内应力及变形量。故在锻造方面，应从大3．建议方案型钢厂直接买钢材，然

4、后派专业技术人员到锻造建议原材料入厂严格验收，对热处理实物质量厂家监造，从锻造工艺的合理性入手，对锻造后低严格把关。同时，设计上应加强主动齿轮的齿根强倍、高倍组织(包括非金属夹杂物、晶粒度以及碳度要求及齿根部位的硬化层要求，并考虑其他措施化物级别)进行大量的检验，确保锻造后毛坯的各强化齿轮副齿根的抗弯矩强度。MW(20130108)项指标合格。参磊热加工西，o舅I9期39l~1~1~．m0tolWOrKlt坦

5、95"0,corn·G瓮通过严控原材料和锻造质量试制两批后，发现种结构齿轮采用挂装比平叠放置变形小，且有规内花键的变形有了很大的改观，并且分析得到此种律

6、。分析原因主要是：零件的热处理变形规律主要是：孔壁较薄的上端花(1)竖直挂装的方式下，齿轮在高温下只承键孔热处理收缩量和圆度比下端大，并且花键的上受自重，齿轮间作用力?IL,J-,，淬火时齿轮竖立入下进出口端带锥度，对后期解决内花键的变形起到油，该淬火方式使热处理变形所引起的端面挠曲很了关键性作用。小，相应地对内花键的变形影响也-flL,b。(2)穿挂齿轮的心棒大小和形状对齿轮花键2．合理选择正火工艺孔变形有明显的影响。用圆棒(0形)穿挂时，由由于此零件结构较复杂，孔壁较薄，在渗碳淬于圆棒与孔的支撑是一条线接触(见图2a)，圆棒火后变形量大，为得到均匀的奥氏体

7、晶粒，把内应与孔壁之间的间隙也不均匀，冷却时受圆棒影响，力降低到最低，故在零件粗车后又增加了二次正在孔的圆周方向和轴线方向都会产生较大的温差，火，且在执行毛坯正火时将奥氏体化温度适当地提使应力分布不均匀，孔的变形出现椭圆和反腰鼓高~1950℃，随炉冷却~JI350℃以下出炉空冷，并形，产品的合格率低；后来将心棒改为x形(见图确保零件能够较均匀冷却，以保证其硬度均匀性2b)，使心棒与孔为两条支撑线接触，齿轮的自重和一致性。通过试验数据(见附表)分析，得到由孔壁上两条线分担，且心棒与孔壁之间的间隙呈了内花键较精确的变形规律：跨棒距平均缩量为90。均匀分布，变形沿孔

8、圆周方向比较均匀，在淬0．13ram，花键孔进出口带0．08mm锥度。内花键跨棒距的检验数据表(mm)抽检零工艺未改进前工艺逐步改进后(十字形测量)件序号(十字形测量)原材料和锻控制正火质量挂装(O形)挂装(x形)造质量改进124．5O～24．6424．48～24．5624．46～24．522430～24．4224I36～24．40棒224．52～24．7024-42～24．5824．42～24，5424_32～24．402430～24_36324．50～24．6224．48～24．6024．50～24．6O24_32～24．4424_32～32_36424．

9、46～24．5824．40～24．5O