大型齿轮齿轮轴渗碳淬火的变形及控制
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1 大型齿轮 、齿轮轴的变形规律 根据实际生产中大型齿轮渗碳淬火变形的测量
和分析 , 影响齿轮质量和寿命最大的是外径 、公法线 长度和斜齿轮螺旋角的变形 , 变形之间又是相互关
联的 。 1.1 大型齿轮的变形规律
(1)渗碳 淬火后 , 外径 (齿顶圆外径 )呈明显膨 胀趋势 , 且上下不均匀 , 呈锥形 。 如果因碳浓度失控 而偏高 , 淬火后有 大量残余奥氏 体 , 外径 呈收缩趋 势 , 这种现象较少 。
图 2 大型齿轮轴渗碳淬火后的变形 虚线为淬火后齿部外圆示意
Fig.2 Thedstortionofthelargegearshaftaftercarburizingandquenching Brokenlineisthesketchofexcircleofgearbodyafterquenching
Fig.3 Thedistortionandpredistortionofthehelical angleofthelargeherringbonegearshaft
Brokenlineisthedistortionsketchofexcircle ofgearandhelicalangleafterquenching
引起组织不均匀和应力不均匀 。 (2)选择合适的淬火剂 , 控制油温 (>100 ℃),
改善齿轮上中下部位冷却的均匀性 , 使组织转 变趋于同步 。可以在齿轮轴中段喷油加速冷却等措 施 , 也可在齿轮上下端面加热圈改善端面和中段的 冷速不均匀 , 可以收到明显的效果 。
4 结束语 经过近几年的生产实践与 理论分析 , 我们已初
步掌握了大型齿轮 、齿轮轴渗碳淬火的变形规律和 控制措施 , 并把这些控制措施应用于实际生产中 , 取 得了很好的效果 。 由于受到设备能力的限制 , 热处 理工艺的执行情况和实际操作等多方面的影响 , 以 及型齿轮和齿轮轴渗碳淬火后的变形比较复杂 , 仍 有待于进一步的探索与研究 。
参 考文 献 [ 1] 樊东 黎 , 王 广生 等 .热 处 理手 册 .机 械 工 业 出版 社 ,
图 1 三支齿轮重叠挂装淬火的变形 Fig.1 Thedistortionhangedthreecrossover
gearsafterquenching
控制终冷时间和终冷温度 , 在高温时快速冷却 , 在低 温马氏体转变区域缓慢冷却 。
(3)冷热加工配合 , 进行预先变形补偿 , 即调整 加工余量 , 涨的少留些余量 , 缩的多留些余量 。 例如 大型斜齿轮的螺旋角变形 , 在渗碳前有意将螺旋角 偏离一定角度 (向变形相反方向 ), 轴类螺旋角总是 在渗碳后增大 , 那么在铣齿时有意减小一定角度 , 淬 火变形正好恢复到要求的角度 。 通常对深层渗碳淬 火的大型齿轮轴 , 在齿宽全长螺旋角要偏离 1 mm, 如图 3所示 。
0 前言 大型齿轮 、齿轮轴是减速机中的重要部件 , 在渗
碳淬火过程中 , 齿轮的变形是客观存在的 , 齿轮轴的 变形量更大 。 实际生产中 , 目前主要还是依靠加大 最后的加工余量 , 淬火后再精加工来 消除变形 。 这 会导致齿面切削后 , 渗层深浅不一 , 特别是齿面的残 余应力分布不均匀 , 影响齿轮的造精度和降低承载 能力和使用寿命 , 精加工也提高了成本 。 因此 , 为了 掌握变形规律 , 尽量减少渗碳淬火的变形 , 我们进行 了深入的分析与研究 。
2 变形分析 大型齿轮和齿轮轴渗碳淬火时 , 分析比较各部
位的冷却速度 、组织及硬度 , 可以发现上中下各部位 冷却速度有差别 , 表面 、过渡区 、心部冷却速度有差 别 。组织转变有不等时性 , 这些是造成齿轮变形的 主要原因 。
3 减少变形或改善变形条件的控制措施 (1)渗碳应尽可能均匀 , 避免和减少不均匀渗碳
(2)齿顶圆直径的变形量与齿轮的外径大小有 关 。表面积与体积的比值较大的齿轮 , 其外径胀大 量随直径的增大而增加 。
(3)齿轮的外径变形与其表面积和体积之比有 关 。比值越大 , 则外径膨胀越多 , 比值小 , 外径膨胀 小或可能收缩 。
(4)大型齿轮渗碳淬火的变形与淬火时装卡方 式密切相关 。如果单个齿轮 , 变形呈朝鲜鼓形 , 两端 胀量大 , 中间胀量小 ;如果在卡具上重叠挂装 , 则上
TheDindGearShaft CarburizingandQuenching
WUChang-hao
(TheFirstHeavyMachineryGroupCo., Ltd., QiqihaerHeilongjiang161042, China) Abstract:Thedistortionofthelargegearandgearshaftcarburizingandquenchingisnoteasilycontrolled.Thispapershowsthatwetakecontrolmeasuresreducingdistortionaftergainingtheirdistortion rulestoincreasethebearingcapacityandlifeofgear. Keywords:gear;gearshaft;carburize;quenching;distortion
第 29卷第 6期 2008年 12月
热处理技术与装备 RECHULIJISHUYUZHUANGBEI
Vol.29, No.6 Dec., 2008
·工艺研究 ·
大型齿轮 、齿轮轴渗碳淬火的变形及控制
吴长浩
(中国第一重型机械 (集团 )有限责任公司技术质量部 , 黑龙江 齐齐哈尔 161042)
摘 要 :大型齿轮 、齿轮轴渗碳淬火后变形较难以控制 , 通过掌握其变形规律 , 采取控制措施减少变 形 , 从而提高齿轮的承载能力和使用寿命 。 关键词 :齿轮 ;齿轮轴 ;渗碳 ;淬火 ;变形 中图分类号 : TG61 文献标识码 : B 文章编号 :1673 -4971(2008)06 -0059 -02
1.2 大型齿轮轴的变形规律 (1)大型齿轮轴渗碳淬火后 , 其齿顶圆直径呈明
显缩小趋势 , 但在同一根轴上各部位可以有胀有缩 。 (2)一根齿轮轴渗碳淬火变形的形式是 , 齿部两
端的外径略胀大 , 而中间段则收缩 , 如图 2所示 。
图 3 大型人字齿轮轴螺旋角变形及预变形虚线为淬火后 的齿部外圆及螺旋角变形示意
收稿日期 :2007 -11 -23 作者简介 :吴长浩 (1975 -), 男 , 本科 , 主要从事大型铸 、锻件的热处理工艺编制与工艺研究 。
联系电话 :0452 -8301082;E-mail:wch1001001@
· 60·
热处理技术与装备
第 29卷
下两端呈锥度变形 , 如图 1所示 。
2001, 3(1);313 -314. [ 2] 康大韬 , 叶国斌 .大型锻件材料 及热处 理 .龙门书局 出
版 , 1998;273 -275.
和分析 , 影响齿轮质量和寿命最大的是外径 、公法线 长度和斜齿轮螺旋角的变形 , 变形之间又是相互关
联的 。 1.1 大型齿轮的变形规律
(1)渗碳 淬火后 , 外径 (齿顶圆外径 )呈明显膨 胀趋势 , 且上下不均匀 , 呈锥形 。 如果因碳浓度失控 而偏高 , 淬火后有 大量残余奥氏 体 , 外径 呈收缩趋 势 , 这种现象较少 。
图 2 大型齿轮轴渗碳淬火后的变形 虚线为淬火后齿部外圆示意
Fig.2 Thedstortionofthelargegearshaftaftercarburizingandquenching Brokenlineisthesketchofexcircleofgearbodyafterquenching
Fig.3 Thedistortionandpredistortionofthehelical angleofthelargeherringbonegearshaft
Brokenlineisthedistortionsketchofexcircle ofgearandhelicalangleafterquenching
引起组织不均匀和应力不均匀 。 (2)选择合适的淬火剂 , 控制油温 (>100 ℃),
改善齿轮上中下部位冷却的均匀性 , 使组织转 变趋于同步 。可以在齿轮轴中段喷油加速冷却等措 施 , 也可在齿轮上下端面加热圈改善端面和中段的 冷速不均匀 , 可以收到明显的效果 。
4 结束语 经过近几年的生产实践与 理论分析 , 我们已初
步掌握了大型齿轮 、齿轮轴渗碳淬火的变形规律和 控制措施 , 并把这些控制措施应用于实际生产中 , 取 得了很好的效果 。 由于受到设备能力的限制 , 热处 理工艺的执行情况和实际操作等多方面的影响 , 以 及型齿轮和齿轮轴渗碳淬火后的变形比较复杂 , 仍 有待于进一步的探索与研究 。
参 考文 献 [ 1] 樊东 黎 , 王 广生 等 .热 处 理手 册 .机 械 工 业 出版 社 ,
图 1 三支齿轮重叠挂装淬火的变形 Fig.1 Thedistortionhangedthreecrossover
gearsafterquenching
控制终冷时间和终冷温度 , 在高温时快速冷却 , 在低 温马氏体转变区域缓慢冷却 。
(3)冷热加工配合 , 进行预先变形补偿 , 即调整 加工余量 , 涨的少留些余量 , 缩的多留些余量 。 例如 大型斜齿轮的螺旋角变形 , 在渗碳前有意将螺旋角 偏离一定角度 (向变形相反方向 ), 轴类螺旋角总是 在渗碳后增大 , 那么在铣齿时有意减小一定角度 , 淬 火变形正好恢复到要求的角度 。 通常对深层渗碳淬 火的大型齿轮轴 , 在齿宽全长螺旋角要偏离 1 mm, 如图 3所示 。
0 前言 大型齿轮 、齿轮轴是减速机中的重要部件 , 在渗
碳淬火过程中 , 齿轮的变形是客观存在的 , 齿轮轴的 变形量更大 。 实际生产中 , 目前主要还是依靠加大 最后的加工余量 , 淬火后再精加工来 消除变形 。 这 会导致齿面切削后 , 渗层深浅不一 , 特别是齿面的残 余应力分布不均匀 , 影响齿轮的造精度和降低承载 能力和使用寿命 , 精加工也提高了成本 。 因此 , 为了 掌握变形规律 , 尽量减少渗碳淬火的变形 , 我们进行 了深入的分析与研究 。
2 变形分析 大型齿轮和齿轮轴渗碳淬火时 , 分析比较各部
位的冷却速度 、组织及硬度 , 可以发现上中下各部位 冷却速度有差别 , 表面 、过渡区 、心部冷却速度有差 别 。组织转变有不等时性 , 这些是造成齿轮变形的 主要原因 。
3 减少变形或改善变形条件的控制措施 (1)渗碳应尽可能均匀 , 避免和减少不均匀渗碳
(2)齿顶圆直径的变形量与齿轮的外径大小有 关 。表面积与体积的比值较大的齿轮 , 其外径胀大 量随直径的增大而增加 。
(3)齿轮的外径变形与其表面积和体积之比有 关 。比值越大 , 则外径膨胀越多 , 比值小 , 外径膨胀 小或可能收缩 。
(4)大型齿轮渗碳淬火的变形与淬火时装卡方 式密切相关 。如果单个齿轮 , 变形呈朝鲜鼓形 , 两端 胀量大 , 中间胀量小 ;如果在卡具上重叠挂装 , 则上
TheDindGearShaft CarburizingandQuenching
WUChang-hao
(TheFirstHeavyMachineryGroupCo., Ltd., QiqihaerHeilongjiang161042, China) Abstract:Thedistortionofthelargegearandgearshaftcarburizingandquenchingisnoteasilycontrolled.Thispapershowsthatwetakecontrolmeasuresreducingdistortionaftergainingtheirdistortion rulestoincreasethebearingcapacityandlifeofgear. Keywords:gear;gearshaft;carburize;quenching;distortion
第 29卷第 6期 2008年 12月
热处理技术与装备 RECHULIJISHUYUZHUANGBEI
Vol.29, No.6 Dec., 2008
·工艺研究 ·
大型齿轮 、齿轮轴渗碳淬火的变形及控制
吴长浩
(中国第一重型机械 (集团 )有限责任公司技术质量部 , 黑龙江 齐齐哈尔 161042)
摘 要 :大型齿轮 、齿轮轴渗碳淬火后变形较难以控制 , 通过掌握其变形规律 , 采取控制措施减少变 形 , 从而提高齿轮的承载能力和使用寿命 。 关键词 :齿轮 ;齿轮轴 ;渗碳 ;淬火 ;变形 中图分类号 : TG61 文献标识码 : B 文章编号 :1673 -4971(2008)06 -0059 -02
1.2 大型齿轮轴的变形规律 (1)大型齿轮轴渗碳淬火后 , 其齿顶圆直径呈明
显缩小趋势 , 但在同一根轴上各部位可以有胀有缩 。 (2)一根齿轮轴渗碳淬火变形的形式是 , 齿部两
端的外径略胀大 , 而中间段则收缩 , 如图 2所示 。
图 3 大型人字齿轮轴螺旋角变形及预变形虚线为淬火后 的齿部外圆及螺旋角变形示意
收稿日期 :2007 -11 -23 作者简介 :吴长浩 (1975 -), 男 , 本科 , 主要从事大型铸 、锻件的热处理工艺编制与工艺研究 。
联系电话 :0452 -8301082;E-mail:wch1001001@
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热处理技术与装备
第 29卷
下两端呈锥度变形 , 如图 1所示 。
2001, 3(1);313 -314. [ 2] 康大韬 , 叶国斌 .大型锻件材料 及热处 理 .龙门书局 出
版 , 1998;273 -275.