變速箱齒輪的熱處理工藝分析
一般變速的齒輪都被稱為變速器齒輪。熱處理是機械制造過程中的重要工序。變速箱齒輪的熱處理工序位置及熱處理工藝選擇、安排是否得當,對于零件的質量及切削加工性能起著至關重要的作用。根據(jù)熱處理的目的及工序位置不同,熱處理分為預備熱處理和最終熱處理。下面我們重點來探討熱處理工序位置及熱處理工藝選擇:
1 .預備熱處理的工序位置及熱處理工藝選擇:
為消除經(jīng)過鍛造的變速箱齒輪毛坯的內(nèi)應力、細化晶粒、均勻組織,并改善切削加工性能,為淬火作好組織準備,一般在鍛造之后、切削加工之前,可采用退火或正火作為預備熱處理。由于變速箱齒輪尺寸較小,且厚度較均勻,在正火、退火均可使用的前提下,為提高工作效率,宜選用正火作為預備熱處理。
2 .最終熱處理的工序位置:
最終熱處理包括各種淬火、回火、表面熱處理等。零件最終熱處理之后,即可獲得所需的力學性能:因零件硬度較高,除磨削加工之外不宜進行其他形式的切削加工,故最終熱處理均安排在半精加工之后,磨削加工之前。
3 .最終熱處理工藝方法選擇:
根據(jù)變速箱齒輪的工作條件及失效形式,對變速箱齒輪的技術條件要求如下:
齒輪根部σ b > 1000Mpa , a k > 60J/cm 2 ;
齒面硬度 58 ~ 64HRC ,心部硬度 30 ~ 42HRC 。
根據(jù)以上技術條件,變速箱齒輪材料 : 20CrMnTi 采用的最終熱處理工藝為:先滲碳,使表面碳含量增加,心部仍維持低的含碳量,保持心部較高的強度和沖擊韌性;滲碳之后進行淬火和低溫回火,使輪齒表面硬度達到高硬度要求,心部仍維持較低的硬度。
正確分析和理解熱處理性能指標,對保證零件的質量,滿足使用性能的要求,延長零件的使用壽命,具有重大意義。主要的熱處理工藝性能指標及要求如下:
1、淬透性:
淬透性的波動范圍直接影響到齒輪的產(chǎn)品質量。淬透性過低,則制成的齒輪滲碳淬火后,心部硬度低于技術條件規(guī)定的數(shù)值,疲勞試驗時,齒輪的疲勞壽命降低;若淬透性過高,則齒輪滲碳淬火后,內(nèi)孔收縮量過大而影響齒輪裝配。
由于淬透性對輪齒心部的硬度和畸變有重大影響, GB5216-85 規(guī)定:用于制造齒輪的 20CrMnTi 的淬透性指標為:距水冷端 9 咖處的硬度為30~ 42HRC 。
2、變形開裂傾向:
齒輪在淬火時因加熱或冷卻速度太快,加熱或冷卻不均勻都可能造成工件變形甚至開裂。因此,設計齒輪時,在結構上應盡量避免尖角或厚薄斷面的突然變化;淬火時,盡量選擇冷卻速度較慢的專用淬火油進行淬火。通過以上手段來減少變形開裂傾向。
3、淬硬性:
淬硬性指鋼在正常淬火條件下,以超過臨界冷卻速度所形成的馬氏體組織能夠達到的最高硬度。淬硬性主要取決于鋼中的含碳量。含碳量越高,淬火后硬度越高。變速箱齒輪通過滲碳使齒輪表面達到高含碳量,淬火后使齒輪表面達到:齒面硬度 58 ~ 64HRC ,,才能滿足齒輪表面高硬度、高耐磨的特性,保證齒輪齒面有足夠的使用壽命,不發(fā)生齒面點蝕和磨損。
為了保證變速齒輪的運行正常,我們需要考慮到的就不止以上幾個因素,還有鋼的回火穩(wěn)定性、過熱敏感性、回火脆性和尺寸穩(wěn)定性等,只有正確處理以上各種因素對熱處理的影響,才能進一步提高變速箱齒輪的質量和壽命。
1 .預備熱處理的工序位置及熱處理工藝選擇:
為消除經(jīng)過鍛造的變速箱齒輪毛坯的內(nèi)應力、細化晶粒、均勻組織,并改善切削加工性能,為淬火作好組織準備,一般在鍛造之后、切削加工之前,可采用退火或正火作為預備熱處理。由于變速箱齒輪尺寸較小,且厚度較均勻,在正火、退火均可使用的前提下,為提高工作效率,宜選用正火作為預備熱處理。
2 .最終熱處理的工序位置:
最終熱處理包括各種淬火、回火、表面熱處理等。零件最終熱處理之后,即可獲得所需的力學性能:因零件硬度較高,除磨削加工之外不宜進行其他形式的切削加工,故最終熱處理均安排在半精加工之后,磨削加工之前。
3 .最終熱處理工藝方法選擇:
根據(jù)變速箱齒輪的工作條件及失效形式,對變速箱齒輪的技術條件要求如下:
齒輪根部σ b > 1000Mpa , a k > 60J/cm 2 ;
齒面硬度 58 ~ 64HRC ,心部硬度 30 ~ 42HRC 。
根據(jù)以上技術條件,變速箱齒輪材料 : 20CrMnTi 采用的最終熱處理工藝為:先滲碳,使表面碳含量增加,心部仍維持低的含碳量,保持心部較高的強度和沖擊韌性;滲碳之后進行淬火和低溫回火,使輪齒表面硬度達到高硬度要求,心部仍維持較低的硬度。
正確分析和理解熱處理性能指標,對保證零件的質量,滿足使用性能的要求,延長零件的使用壽命,具有重大意義。主要的熱處理工藝性能指標及要求如下:
1、淬透性:
淬透性的波動范圍直接影響到齒輪的產(chǎn)品質量。淬透性過低,則制成的齒輪滲碳淬火后,心部硬度低于技術條件規(guī)定的數(shù)值,疲勞試驗時,齒輪的疲勞壽命降低;若淬透性過高,則齒輪滲碳淬火后,內(nèi)孔收縮量過大而影響齒輪裝配。
由于淬透性對輪齒心部的硬度和畸變有重大影響, GB5216-85 規(guī)定:用于制造齒輪的 20CrMnTi 的淬透性指標為:距水冷端 9 咖處的硬度為30~ 42HRC 。
2、變形開裂傾向:
齒輪在淬火時因加熱或冷卻速度太快,加熱或冷卻不均勻都可能造成工件變形甚至開裂。因此,設計齒輪時,在結構上應盡量避免尖角或厚薄斷面的突然變化;淬火時,盡量選擇冷卻速度較慢的專用淬火油進行淬火。通過以上手段來減少變形開裂傾向。
3、淬硬性:
淬硬性指鋼在正常淬火條件下,以超過臨界冷卻速度所形成的馬氏體組織能夠達到的最高硬度。淬硬性主要取決于鋼中的含碳量。含碳量越高,淬火后硬度越高。變速箱齒輪通過滲碳使齒輪表面達到高含碳量,淬火后使齒輪表面達到:齒面硬度 58 ~ 64HRC ,,才能滿足齒輪表面高硬度、高耐磨的特性,保證齒輪齒面有足夠的使用壽命,不發(fā)生齒面點蝕和磨損。
為了保證變速齒輪的運行正常,我們需要考慮到的就不止以上幾個因素,還有鋼的回火穩(wěn)定性、過熱敏感性、回火脆性和尺寸穩(wěn)定性等,只有正確處理以上各種因素對熱處理的影響,才能進一步提高變速箱齒輪的質量和壽命。
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