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大型齒輪軸熱處理工藝的優(yōu)化
  發(fā)布時(shí)間:2012年09月03日 點(diǎn)擊數(shù):

  大型齒輪軸是重要的動(dòng)力傳動(dòng)和變速零件,其性能很大程度上取決于熱處理過(guò)程,因此,對(duì)熱處理工藝要求十分嚴(yán)格。齒輪軸熱處理主要包括長(zhǎng)時(shí)間高溫強(qiáng)滲碳勢(shì)深層滲碳和空冷至一定溫度淬火。目前大型齒輪軸熱處理中容易發(fā)生的問(wèn)題,一是表層滲碳組織不符合工藝要求,比如,由于大型齒輪軸尺寸大,熱處理后一些花鍵齒部分表層貝氏體/珠光體含量高、形成明顯網(wǎng)狀;另一個(gè)問(wèn)題是齒輪軸在熱處理過(guò)程中容易發(fā)生畸變,嚴(yán)重時(shí)滲碳層齒面中部凹陷,呈兩頭翹起的馬鞍型。由于滲碳齒面為嚙合工作面,允許的磨削余量非常小,這就要求熱處理后的齒面畸變小而尺寸精確,以確保磨削加工后齒間的嚙合精度和滲層深度。大型齒輪軸熱處理裝爐量少,生產(chǎn)效率低,故優(yōu)化熱處理工藝、提高熱處理質(zhì)量很有必要。
  根據(jù)陜西法士特齒輪公司的研究,造成貝氏體/珠光體組織的原因來(lái)自于:一、箱式滲碳爐的原料氣和密封性。箱式爐采用電加熱,原料氣有甲烷、丙酮、氮?dú)?、氨氣。原料氣中水分、空氣含量大時(shí),就會(huì)間接的帶入大量氧原子促使合金元素內(nèi)氧化,降低零件的淬透性,生成大量黑色塊狀貝氏體/珠光體;設(shè)備密封性不好也會(huì)有大量空氣侵入,使貝氏體/珠光體量增多。二、淬火冷卻速率不夠。淬火冷卻速率越低,形成的貝氏體/珠光體組織越多。三、淬火介質(zhì)。淬火過(guò)程中,由于油品氧化以及攪拌不充分等因素導(dǎo)致蒸汽膜破裂時(shí)間增長(zhǎng),加劇了表面貝氏體/珠光體增多的傾向,提高油品的淬透能力能有效抑制表層貝氏體/珠光體形成。根據(jù)上述分析,他們提出以下大型齒輪軸類零件熱處理工藝的優(yōu)化方案:一、采用零件豎放,氣孔朝上,使零件深入淬火油中時(shí)氣孔內(nèi)氣體及時(shí)排放,這樣就不會(huì)形成封閉的氣泡以至于降低淬火冷卻速率。二、采用高純度氣體作為原料氣,定期保養(yǎng)設(shè)備以保證設(shè)備有良好的密封性。三、在保證不產(chǎn)生嚴(yán)重畸變和形成淬火裂紋的前提下盡量采用快速淬火油和增強(qiáng)攪拌(提高電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù))來(lái)提高淬火冷卻速率和冷卻均勻性。四、在擴(kuò)散后期通入氨氣,氨氣分解可以對(duì)滲層補(bǔ)充合金元素氮,減少因合金元素貧化造成淬透性下降而形成的貝氏體/珠光體組織,提高零件的淬透性和淬硬性。
  針對(duì)大型齒輪軸熱處理中的畸變問(wèn)題,重慶重型鑄鍛廠提出,畸變主要發(fā)生在淬火工序,由于內(nèi)部熱應(yīng)力和組織應(yīng)力產(chǎn)生的時(shí)間不同相互疊加而致。因此,他們建議,在確保淬硬層深度的前提下盡量減小淬火溫差,取淬火溫度下限。采用硝鹽等溫淬火,可以在很大程度上減少熱應(yīng)變所引起的畸變。另外,對(duì)不可避免的組織轉(zhuǎn)變所引起的直徑縮小,可以采取1.5mm預(yù)留收縮余量的辦法。他們對(duì)500~600mm齒輪軸采用下限淬火溫度和硝鹽等溫淬火處理方法有效地達(dá)到了控制畸變量的目的。

 

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