大型铸锻件齿轮裂纹原因分析及改进- .pdf

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1、大型铸锻件齿轮裂纹原因分析及改进河北天择重型机械有限公司(fibril056200)赵燕燕零部件材质、结构的不同，对热处理后的形360一一I变影响极大，严重时会出现裂纹等缺陷。现就一起热处理事故进行分析，在满足使用性能的条件一下，从热处理的工艺角度出发，对大型铸造齿轮0调质后，出现严重的淬火裂纹。对开裂原因进行分析，发现PAG淬火冷却介质冷却速度改变影响较董{謇f●大，通过调整工艺参数，综合各个生产环节进行分析，改善并提高大型铸件质量，为后续大型铸锻件的热处理提供参考。图1齿轮基本尺寸齿轮加工工艺流程为：外委毛坯(正火态)一粗车时从齿轮上取样做材质化验，具体化学成无

2、损检测一粗车一化验一热处理一无损检测一精分见附表。与标准对比，材质成分合格。车一滚齿一插键槽一装配。毛坯主要化学成分(质量分数)(％)1．齿轮的基本参数及加工情况元素CMnSiSPCrMO(1)齿轮为人字齿铸造大齿轮(见图1)，材质为ZG42CrMo，法向模数／7／=16，齿~Z=170，标准0-38O．600．300．8O0．2O值～——≤0．035≤0．035——净重18．1664t，调质硬度为280～310HBW。0．451．O00．6O1．2O0-3O(2)齿轮毛坯返厂后进行超声波检测，结果实测0值．400．700-39O．020．021．160-2O合格。

3、于255MPa、420MPa及GJB1694—1993规定的不小4．结语于68HRB的要求(见表3)。薄壁深腔零部件采用PAG介质固溶处理后的残表3PAG淬后薄壁深腔零部件力学性能测量结果留应力较小，残留应力值为10～40MPa；经PAG介介质屈服强度／MPa抗拉强度／MPa硬度HRB质固溶处理后的尺寸变形量较水介质减小；采用l5％PlAG257．6534．777PAG介质固溶处理方法可以使表面与心部的降温速从尺寸变形量上看，PAG淬后，薄壁深腔零部度一同变慢，减小了温度梯度，从而减小了残留件垂直变形量≤0．02mm(见表4)。应力值。表4PAG淬后薄壁深腔零部件的

4、尺寸变形量测量结果综上所述，针对薄壁深腔零部件选用PAG介质内容技术要求水淬后(机械加工)进行淬火，可以控制残留应力，提高尺寸加工稳垂直变形量／mm0．020．010定性，满足设计性能要求。MW(20130704)争⋯热152．热处理工艺的制订以及执行结果在剧烈的介质中完成，会产生较大的应力。而对(1)相对于以往处理的工件，该齿轮尺寸于大型铸件来说终冷温度不宜过低。事实上，根据现场齿轮的温度测试，工件终冷温度在100℃以大、吨位重，为了避免过大的热应力，要求齿轮下，对于这样的大工件来说确实温度过低了。低温装炉，控制加热速度，并且采用了阶梯式加热。最终制订的热处理工艺

5、如图2所示。(3)回火不及时为了保证PAG淬火冷却介质原液的充分回溶，因此淬火与回火之间的停留时

6、间较长，造成组织应力没有及时消除。由于以上原因的综合体现，导致齿轮淬火后的600650／均一应力较大，且没有及时回火消除应力，从而造成<8oo?／h2l温5淬火开裂。24．解决方案工件出炉淬火冷却介质采用浓度为10％的PAG根据分析结果，淬火介质冷却速度增大为主水溶性淬火冷却介质，冷却时间为30min。要因素，若要降低冷却速度，则需增加原液或提(2)工件回火完毕降温至约40℃时，采用便高温度，但由于冷却池容量较大，调节浓度需要携式硬度计进行硬度检测，在齿轮的周圈共测6个

7、大量成本投入，所以决定从相关联的因素进行调点，硬度为288～295HBW，符合技术要求。节，以降低冷却速度影响。但对齿轮进行外观检查时发现，在齿轮的外圆(1)降低工件的淬火温度当气温较低、PAG出现了多条淬火裂纹，经渗透法检测，个别裂纹淬火冷却介质的温度低于10℃时，根据降温幅最长达到150mm，粗车去掉氧化皮，超声波无损度，将淬火温度降低10～20~C，来降低PAG淬火冷检测到裂纹深度达10～15mm，已经超出了齿轮的却介质冷却性能提高的影响，并在回火时适当降余量，由于是关键部位，无法进行焊接修复，直低温度，保证硬度要求。接判报废。(2)缩短冷却时间，提高终冷温度

8、在PAG淬3．淬火裂纹原因分析火冷却介质温度低于平常使用温度时，冷却系数对此结果进行了整体的分析，最后认为热处理按降温幅度调整为正常的3／4～4／5，防止工件终冷工艺考虑不周全，使得齿轮在处理过程中产生了温度过低，造成较大的应力聚集。较大的应力，并且没有得到及时的消除，从而导(3)及时对工件进行回火处理淬火冷却致开裂报废。主要的失误有以下几点：后人工采用干净的扫帚等工具迅速将工件上的原(1)PAG水溶性淬火冷却介质冷却性能考虑液清理，使原液回池回溶，对工件的外观进行检不足PAG水溶性淬火冷却介质冷却性能不但受查，无裂纹等缺陷后装炉及时回火。浓度影响，受温度影响也