大直径重载齿轮渗碳淬火变形的有效控制- .pdf

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1、坚壅苎皇里j．Research&Applicatio【摘要】通过控制齿轮渗碳淬火变形的主要因素，在现这些高精度硬齿面齿轮国产化制造水平的提升，通过简单设备与简易操作条件下，通过控制工件放置方向，有开展科研与制造技术攻关，现已具备设计制造的高速效控制了齿轮渗碳淬火变形的缺陷。齿轮的能力，其最大功率为44O00kW，高圆周速度为156m／s，齿轮制造精度为4～5级；重载齿轮最大功率l、问题的提出达6000kW，最大传递转矩达2000kN·m，圆周速度达齿轮在传动过程中要承受弯曲、冲击等载荷。齿30～50m／s，齿轮精度达5～6级。

2、轮产品的质量和性能，除依赖于合理而先进的设计方法大功率齿轮的高速与重载、特别是大直径辐板结外，主要决定于齿轮制造水平的高低。构渗碳淬火生产的批量化，对制造精度提出更高的要根据齿轮的工作条件不同，一般应满足下列几个求。一般为控制变形，常采用淬火压床、热油淬火或等基本要求：温淬火等方法。然而，配置淬火压床需有一定的设备(1)轮齿表面层要有足够的硬度和耐磨性。成本和设备制作周期，且由于结构的限制而通用性有(2)对于承受交变载荷和冲击载荷的齿轮，基体限，难以适用于多种尺寸规格和不同结构的产品；热要有足够的抗弯强度与韧性。油淬火或等温淬

3、火也有一定的设备要求及相应的工艺操(3)良好的工艺性，易于切削加工且热处理性能作方法。好。我公司热处理车间，由于产品及工艺种类众多经实际使用分析，高速与重载齿轮已成为汽车与(其中部分东风11、东风8型机车3种较大尺寸齿轮种类机车行业成套设备的关键部件，其绝大部分采用硬齿面见附表，材质均为20CrMnTi)，仅配置了常规热处理齿轮，齿轮的圆周速度最高可达150m／s，传动功率最高操作所需的简单设备(加热炉体及室温条件下的冷却达40O00kW，齿轮精度等级5～6级，最高为4级。为实槽)。齿轮主要尺寸工件模数m分度圆直径d／mm齿顶

4、圆直径d．／mm幅板厚度c／m齿宽b／mmd~／mm齿轮A6372384206690齿轮B6354366206090齿轮c6306322_442055105高达10％左右。二工艺及变形机理分析工件变形的原因主要有：工件原渗碳淬火工艺为：渗碳930~C×(8～9)h，回火(1)热塑性变形由高温加热时的蠕变引起。(600～650)℃×2．5h，淬火830℃×(1．5～2)h，回(2)相变过程应力冷却过程中，组织应力和热火180~C×2h。使用专用吊具，工件平放，各加热过程应力叠加构成变形的主导应力。均在井式渗碳炉中进行。长期以来，

5、由于工件的渗碳淬(3)附加应力由于工件表层与心部的成分、组火变形较大，致使其公法线变形量达0．40ram，废品率织性能不一而造成的应力。_囝型堕笪垫丝参磊工热加工www．metalworkit~q1950．comResearch&ApplicatioI壅皇壁里三、工艺改进根据上述分析可知，工件在炉中摆放方式与变形有较大关系，因此为保证工件的摆放位置，我们采用了1．锻造毛坯正火如下方法：以工件同侧的钢印为标志，有钢印面为正此工序增加于工件粗车之后。这种预备热处理可面，无钢印面为反面。渗碳时，工件正面向上摆放，其得到均匀等轴晶粒的

6、铁素体和珠光体组织，促进同批毛后的正火及淬火工序均为反向摆放。坯中不同部位组织均匀一致。这不但保证工件具有良好3．渗碳后正火的切削性能，更重要的是，由于减少了后道热处理工序除上述蠕变作用外，正火还消除表层的网状碳化易产生的组织应力和附加应力，而有利于减少渗碳淬火物并使碳继续扩散，从而使渗碳层的碳浓度曲线更趋向易产生的不规则变形。平缓。这样不仅有效地提高了工件强度，还减少了附加2．装炉方式应力，减少了表层至心部马氏体转变的不同时性，从而由于工件各热处理工序中温度与材质的熔点之比使组织应力及高、低碳马氏体的相变产生的体积效应均均大

7、于0．5，因此蠕变引起的工件变形不可忽视。这种有所减少，有利于减小变形量。变形的特征为：工件的周边在加热过程中相对于中心部4．工艺参数位下垂，其应变一时间关系见附图。在不影响渗碳效果的前提下，将渗碳温度由930~C图中的曲线2为典型的蠕变曲线，OA为加载瞬时的降至920℃，以减少正向蠕变量；在相变充分的条件弹性变形，AB为减速蠕变，BC为恒速蠕变，CD为加下，将淬火温度由830~C降至820~C，并采用静油淬火，速蠕变，其终结为断裂；曲线1表现出低温应力下减速以减少淬火烈度，进一步控制淬火变形量。和恒速蠕变阶段的延长；曲线3表

8、现出高温高应力下恒值得一提的是，国内外同行一般依靠淬火压床和速阶段的缩短以至消失。采用热油淬火来解决齿轮渗碳淬火的变形问题，而我车间直至目前尚未有控制变形的设备，淬火介质则为在环境温度下使用的机油与柴油的混合油(淬冷过程中不进行额外控温)。有时在设备条件不允许时，渗碳工序会在