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齒輪采用高頻淬火機進行預(yù)處理工藝產(chǎn)生的影響

一般來說，對于帶花鍵孔的齒輪采用高頻淬火機滲碳淬火后內(nèi)孔是收縮的。據(jù)文獻介紹，840℃淬火雖然花鍵內(nèi)孔趨于收縮，但變形的分散度明顯減小，而860℃淬火時內(nèi)孔變形大，穩(wěn)定分散度也大，因此還是采用840℃淬火為好，淬火過程對變形的影響更為顯著。.(2)盡管鑄鐵總碳含量很高，但石墨化過程可使碳全部或部分以石墨形態(tài)析出，使它不僅具有類似低碳鋼的鐵素體組織，甚至可控制不同的石墨化程度，得到不同數(shù)量和形態(tài)的鐵索體與珠光體（或其他奧氏體轉(zhuǎn)變產(chǎn)物)的混合組織。..

工藝的影響：

a.齒坯正火對滲碳齒輪變形的影響

齒坯正火是滲碳齒輪的一個預(yù)處理工序，但卻是一個不可省略或忽視的關(guān)鍵工序。經(jīng)多鏑的生產(chǎn)實踐證明：齒坯正火質(zhì)量的好壞，不但影響齒輪冷加工性能，而且對齒輪采用高頻淬火機終熱處理的變形程度起著重要的作用。

正火溫度采用960℃，比滲碳溫高30℃，使齒還在滲碳前就消除鍛造熱應(yīng)力及組織缺陷，獲得組織一致且均勻的齒坯。低于滲碳溫度的正火往往不能消除鍛造后的應(yīng)力及組織缺陷。高于960℃的正火又容易出現(xiàn)魏氏體組織并使鐵素體呈網(wǎng)狀分布，造成組織不均勻，并且硬度值也高，變形量增大。采用960℃加熱、保溫2.5h 出爐后空冷的正火工藝，基本上消除了鍛造后的內(nèi)應(yīng)力和組織缺陷，以等軸狀的珠光體和鐵素體分布，金相組織為1、2級，硬度在165～190HB之間，切削性能良好，終熱處理后變形減少，變形規(guī)律也基本一致。高頻淬火設(shè)備快速加熱的原理是什么好像現(xiàn)在隨便在車間抓一個人，十個里面有九個都知道高頻淬火設(shè)備，但是真正知道高頻設(shè)備加熱原理的，我相信在這十個人里面有2、3就不錯了。所以正確選擇正火工藝并嚴格執(zhí)行對于減小變形是十分重要的。

b.滲碳淬火溫度對變形的影響  

20CrNnTi鋼滲碳后采用適宜的淬火溫度對于減少熱處理的變形或使變形變得規(guī)律化是有很大作用的。經(jīng)過多次的試驗，適宜的淬火溫度是830～840℃。如果淬火溫度偏高，則齒輪變形量增大，公法線長度脹大量也隨著增大。

一般來說，對于帶花鍵孔的齒輪采用高頻淬火機滲碳淬火后內(nèi)孔是收縮的。據(jù)文獻介紹，840℃淬火雖然花鍵內(nèi)孔趨于收縮，但變形的分散度明顯減小，而860℃淬火時內(nèi)孔變形大，穩(wěn)定分散度也大，因此還是采用840℃淬火為好，淬火過程對變形的影響更為顯著。機床零件采用高頻淬火電源進行調(diào)質(zhì)熱處理，常用的淬火冷卻方法有哪些。

車床變速箱撥叉齒輪采用超音頻淬火電源進行熱處理的工藝分析

車床變速箱撥叉齒輪的模數(shù)為6mm，材料為38CrMoA1A鋼。熱處理技術(shù)要求：調(diào)質(zhì)硬度為250-280HBW。為滿足此要求，不少廠家采用超音頻淬火電源進行熱處理，效果良好。

（1）工藝流程 調(diào)質(zhì)一粗加工一高溫時效一精加工一氣體滲氮一精加工一成品。

（2）熱處理工藝

1）調(diào)質(zhì)處理。采用超音頻淬火電源進行，淬火工藝：930-950℃，淬油；高溫回火工藝：630-650℃，油冷。

2）高溫時效。同樣采用超音頻淬火電源進行，加熱溫度為560℃，空冷。

不少廠家采用上述工藝進行熱處理，生產(chǎn)出來的齒輪硬度達到250-280HBW，滿足了工作的需要。更好的是此工藝適合大批量大規(guī)模生產(chǎn)，可以大大提高工人的生產(chǎn)效率。

超音頻淬火設(shè)備和高頻淬火設(shè)備應(yīng)用在齒輪表面淬火的硬化層分布形式

硬化層分布形式一種：齒根不淬硬，采用回轉(zhuǎn)加熱的方法，這種淬火方法所達到的效果就是齒面耐磨性提高，彎曲疲勞強度受一定影響，許用彎曲應(yīng)力低于該鋼材調(diào)質(zhì)后的水平；100mm的零件在淬火冷卻介質(zhì)中表面終冷溫度為150-200℃時取出空冷。這種淬火方法一般應(yīng)用在處理齒輪寬度10-100mm,模數(shù)小于5mm，齒輪的直徑是由設(shè)備的功率決定。

第二種、齒根都淬硬需要混轉(zhuǎn)加熱淬火法，齒面耐磨性及齒根彎曲疲勞強度都得到提高；為此，我們應(yīng)重新淬火，但應(yīng)先采用高頻淬火機進行正火或退火處理，防止齒輪表面脫碳。許用彎曲應(yīng)力比調(diào)質(zhì)狀態(tài)提高30%-50%，可部分代替滲碳齒輪；一般對齒寬10-100mm。模數(shù)小于等于5mm，火焰淬火的話直徑可達到450mm，一般模數(shù)小于等于6mm，個別情況需要小于等于10mm。

第三種、齒面淬硬，齒根不淬硬，采用單齒連續(xù)加熱淬火的方法，淬火效果為齒面耐磨性提高，彎曲疲勞強度手一定影響，一般硬化層結(jié)束離齒根2-3mm處；控制奧氏體化溫度和加熱、保溫、冷卻條件，可以在相當大的范圍內(nèi)調(diào)整和控制奧氏體及其轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的碳含量，從而使鑄鐵的性能可在較大的范圍內(nèi)進行調(diào)整。許用彎曲應(yīng)力低于該鋼材調(diào)質(zhì)后的水平，這種單齒淬火的方法，齒輪直徑是不受限制的，單齒淬火模數(shù)要大于等于10mm。

第四種、齒面齒根都要淬硬，沿齒溝連續(xù)加熱淬火，齒面耐磨性及齒根彎曲疲勞強度均提高；許用彎曲應(yīng)力比調(diào)質(zhì)狀提高30%-5.%，可部分代替滲碳齒輪的。這種淬硬分布形式不受齒輪直徑的限制，但是模數(shù)一定到大于等于10mm。齒輪采用超音頻，高頻淬火設(shè)備的方式淬火感應(yīng)器結(jié)構(gòu)也非常嚴謹，要保證感應(yīng)器充分冷卻的條件下，使感應(yīng)器提高加熱效率。設(shè)備運行時,檢查集成電路控制板上指示燈有無異常顯示有無異常聲音、氣味。

齒輪淬火變形的分析和對策

7T火車后橋錐齒輪是汽車傳遞動力和改變速度的重要零件，工件材料為22CrMOH鋼。生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)，齒輪熱處理后部分工件出現(xiàn)貫穿性裂紋，另外一些齒輪發(fā)現(xiàn)起邊超差缺陷，造成不少齒輪失效報廢。

錐齒輪要求滲碳層深度為1.7-2.1mm,碳化物為1-5級，馬氏體和殘留奧氏體為1-5級，表面硬度為60-64HRC，芯部硬度為35-40HRC。檢驗發(fā)現(xiàn)齒輪花鍵根部應(yīng)力集中部位是裂紋源處，裂紋沿軸向擴展貫穿軸頸本體，部分主動齒輪裂紋嚴重貫穿齒根與齒頂處，開裂特征明顯。金相組織檢驗發(fā)現(xiàn)，主動齒輪帶狀組織中鐵素體帶處是裂紋源頭，裂紋擴展并與帶狀組織平行。超音頻齒輪淬火設(shè)備優(yōu)點超音頻齒輪淬火設(shè)備采用大規(guī)模集成電路數(shù)字化自動控制，具有手動、自動、半自動、及加熱保溫冷缺分時段控制功能。部分裂紋呈鋸齒狀形貌，同事出現(xiàn)嚴重的次生裂紋，部分裂紋呈碎裂狀形貌。

分析認為，從動齒輪畸變超差失效是因工件組織均勻性差，帶狀組織嚴重引起的，工件在熱處理中各個部位膨脹系數(shù)以及相變比體積變化差異大，引起較大的組織應(yīng)力，造成工件畸變過大超差而失效。主動齒輪出現(xiàn)軸向裂紋系因帶狀組織嚴重超差造成的。由于帶狀組織嚴重，相鄰部位顯微組織不同，差異很大，在外力作用下，性能薄弱處和強弱帶間適應(yīng)力集中處，該處力學(xué)性能低而各向異性明顯，并且處于高應(yīng)力作用，其橫向強度比縱向斷裂強度明顯低下，在熱處理中產(chǎn)生的組織應(yīng)力和熱應(yīng)力作用下，主動齒輪在應(yīng)力集中薄弱區(qū)域萌生裂紋并擴展快裂。機床刀墊采用超音頻淬火爐進行熱處理的工藝分析機床刀墊的厚度為8mm，牙根部槽深為2mm，材料為40Cr鋼。

根據(jù)以上分析，提出工藝改進措施如下：

（1）生產(chǎn)中從首工序嚴吧材料檢驗質(zhì)量關(guān)口，要求帶狀組織≤3級，其他各項技術(shù)參數(shù)，性能指標合格，不允許不合格材料混入生產(chǎn)流程。

（2）齒輪鍛件毛坯件應(yīng)進行金相檢驗，帶狀組織≤3級的合格坯件可進入加工程序，防止不合格鍛件進入再加工工序。

（3）建議鋼廠個鍛造廠采用新技術(shù)工藝，提高鋼材和鍛件毛坯組織性能質(zhì)量，為減少和消除齒輪組織缺陷和畸變裂紋缺陷失效奠定基礎(chǔ)。