齿轮零件热处理变形及控制方法 孙显辉

齿轮零件热处理变形及控制方法孙显辉

发表时间：2018-05-22T16:35:06.510Z 来源：《基层建设》2018年第7期作者：孙显辉

[导读] 摘要：齿轮在热处理过程中经常变形，导致齿轮零件的精度降低,对应用范围和工业企业的发展也有严重的影响。

齐齐哈尔齐车热处理有限责任公司黑龙江齐齐哈尔 161002

摘要：齿轮在热处理过程中经常变形，导致齿轮零件的精度降低,对应用范围和工业企业的发展也有严重的影响。齿轮热处理变形所涉及的范围不明显,在齿轮热处理过程中，经常需要对齿轮进行热处理。本文对目前的变形现象进行了有效的分析，并采取了相应的措施,有效控制齿轮热处理中的变形现象。

关键词：齿轮零件；热处理变形；控制方法

前言

一般来说，齿轮在热处理之后会出现变形现象，这一现象不仅仅受热处理工艺的影响，其他方面一场也会导致齿轮在热处理之后出现变形现象，在这种条件下需要对热处理中影响齿轮变形的因素实施有效分析，制定齿轮变形控制方案，保证齿轮自身性能，为我国工业制造顺利实施提供有效参考依据。

1齿轮热处理变形主要受以下因素影响

1.1齿轮的形状

由于齿轮加工形状不一，严重影响和制约齿轮加工质量的瓶颈出现在毛坯锻造工艺和热处理工艺，其中尤以热处理工艺为重。一是圆环类齿轮。主要是车桥中盆桥齿和主动减速齿轮，这两种齿轮在渗碳淬火中的主要问题是端面翘曲变形和安装平面上多个螺纹孔的位置度变化，其中后者主要表现为内孔椭圆度超差。如果变形量过大，在齿面精加工过程中，存在单侧轮齿磨不起来而发生废品。或是齿形齿向在精磨中发生改变，使得接触区偏向一边，影响接触区位置，达不到要求。二是轴类齿轮。轴齿类的变形主要表现在两个方面：一方面是齿跳；另一方面是齿形、齿向变化。轴类产品渗碳淬火后要进行校直才能进行齿形齿向的检测。

1.2齿轮材料

在齿轮选材正确的前提下，原材料的纯洁性、均匀性、淬透性是影响渗碳淬火齿轮变形的主要因素。原材料质量的优劣，对变形也有很大的影响。如若组织粗大、带状组织严重等。因此，即使是同种材料不同炉号的材料，其变形也是不一样的。由于原材料淬透性不同，导致了淬透性带宽的不同，渗碳淬火后的组织就会出现差异，变形也就不一样。如果进厂钢材的淬透性每批都不一样且波动很大，即淬透性带宽过宽，必然会导致齿轮热处理变形无规律。

1.3齿轮的锻坯因素

在进行齿轮零件加工处理之前，需要相关人员对齿轮锻件的强度、韧性、成分和组织等方面实施有效分析，并在齿轮锻件加工制造过程中保证齿轮锻件的金属流线的对称性，严格控制齿轮锻件的加工时出现问题。受多方面因素的影响，在进行齿轮锻件加工的过程中经常出现齿轮锻件结构不合理的现象，这不仅仅影响锻件金属流线的对称性，还会造成齿轮锻件加工完成后冷却不均匀，无形中加大齿轮零件出现变形现象的可能。此外，齿轮锻件硬度超差也会导致齿轮零件热处理的过程中出现变形现象，因此，在这种条件下就需要对造成齿轮锻件实施有效分析，并按照分析结果制定合理的变形控制方案，从根本的角度上减少齿轮零件在热处理过程中出现变形现象的可能，侧面提升齿轮零件加工质量。对于齿轮零件来说，造成这种现象的原因主要表现在两个方面：第一，在齿轮锻件加工时，相关人员没有按照相关规定对齿轮加工原材料和钢材等有效成分实施综合分析，齿轮零件各个加工环节所使用的材料存在些许差异，在对这种齿轮零件进行热处理时，所产生的变形幅度大行径庭。

2关于控制热处理变形的一些建议

影响齿轮热处理变形的因素众多，要具体确定哪种是主要因素十分困难。设计方面，齿轮结构和尺寸要尽量合理，使齿轮淬火时均匀冷却；机械加工方面，必要时应在齿轮渗碳淬火前采取措施消除加工应力；材料方面，采用细晶、纯净度高、淬透性窄的齿轮钢；齿坯锻造与预备热处理方面，足够的锻造比、合理的锻造流线是必需的，经过锻造及预备热处理后的齿坯，尽可能消除带状、混晶组织，确保基体组织细而均匀。渗碳淬火方面，合理的淬火温度、装夹方式、淬火介质及合理的搅拌是关键的变形控制措施。因此，渗碳齿轮的变形控制应该系统地整体，具体问题具体分析，分清主次因素，综合采取相应的控制技术。控制渗碳淬火齿轮变形的关键点如下: 齿轮的设计对热处理变形有着极其重要的影响，因此，尽量设计形状较为简单、对称性好、各部分厚薄均匀的齿轮，可以有效减少热处理变形。

材料淬透性、晶粒度:最近，国外对渗碳淬火齿轮用材提出了一个新的特征考核指标即变形因子K，K由下式决定：

K=（430-Ms）×（10-Ng）×JH（1）

式中，Ms为马氏体转变开始点；Ng为奥氏体晶粒度；JH为淬透性。变形因子综合考虑了影响渗碳淬火齿轮热处理变形的材料因素，能直观地标定材料的热处理变形倾向，因此是一个值得推荐应用的考核指标。

在进行零件加工之前，需要相关人员对齿轮零件加工过程中使用的原材料进行有效分析，尽可能采用相互一致的原材料进行齿轮零件加工，在保证齿轮零件加工质量的同时，减少齿轮零件在热处理过程中出现变形现象的可能。第二，一般来说，在进行齿轮加工处理时经常采用正火处理模式，因此，在这种条件下还需要对正火组织的均匀性、正火硬度和冷却方式等方面实施有效分析，尽可能保证正火组织的合理性，避免在齿轮零件热处理的过程中出现问题，有效抑制齿轮零件在热处理的过程中出现变形现象。

预热处理:齿坯锻造后的预备热处理非常重要，一方面可以消除锻造应力，否则切齿时应力重新分布，将引起附加变形；另一方面预备热处理可以减轻甚至消除锻造后的不良组织，并使之均匀细化。比如采用均匀化退火加等温正火工艺处理，能够有效改善材料的带状组织。

模压淬火:对于后桥从动锥齿轮及薄壁齿套，尽量采用压床淬火，这是减小此类零件变形非常有效的手段。

3热处理时的参数

在对齿轮零件热处理过程中变形现象进行深入分析的过程中，了解到齿轮零件出现变形现象的根本原因在于零件热处理过程中温度梯度不合理，这种温度梯度主要由齿轮加热和淬火过程中冷热不均匀造成的。而且在进行齿轮材料热处理的过程中还会产生一些列特定效