20世紀(jì)80年代中期開始我國齒輪工業(yè)獲得飛速發(fā)展,汽車所需齒輪由于技術(shù)參數(shù)要求高,對齒輪熱處理質(zhì)量提出了更高的要求。為了進(jìn)一步提高我國齒輪熱處理質(zhì)量水平,滿足汽車齒輪工業(yè)的需要,更快趕上國際先進(jìn)水平,國內(nèi)進(jìn)行自主研發(fā)新工藝的同時(shí)也引進(jìn)了大量齒輪熱處理新工藝,取得了很大的發(fā)展。
下面介紹幾種具有廣闊應(yīng)用前景的汽車齒輪熱處理新工藝。
1激光淬火
激光淬火具有工件變形小、淬火區(qū)晶粒細(xì)小且均勻、工作環(huán)境潔凈、處理后不需要磨齒等精加工工序的特點(diǎn),對提高齒輪的力學(xué)性能具有獨(dú)特效果。為提高對激光的吸收率,常在處理前對齒輪表面進(jìn)行黑化處理,國內(nèi)外研制出了不少光束變換系統(tǒng)以獲得均勻的淬火帶。近10多年來,激光淬火的研究和開發(fā)迅速發(fā)展,一定幾何參數(shù)的齒輪經(jīng)過激光淬火后,有效硬化層深度在0.8mm左右,硬化層硬度達(dá)到HRC48～HRC55,實(shí)際應(yīng)用效果理想。目前,激光淬火已廣泛應(yīng)用于汽車、冶金、重型機(jī)械等眾多工業(yè)領(lǐng)域。
2低壓真空滲碳
低壓真空滲碳不僅使工件表面不被氧化,對環(huán)境無污染,而且與氣體淬火相結(jié)合時(shí)變形有所改善,通過提高滲碳溫度可減少處理時(shí)間,并降低氣體消耗和能量消耗。通過爐子技術(shù)改進(jìn)以及工藝參數(shù)的優(yōu)化,可以消除真空滲碳后產(chǎn)生的炭黑破壞絕緣和均勻性不足等問題。該工藝在發(fā)達(dá)國家的汽車行業(yè)中逐步得到應(yīng)用,如奧地利歐寶汽車公司引進(jìn)低壓真空滲碳熱處理生產(chǎn)線,已應(yīng)用于F17、M20232變速器開發(fā)生產(chǎn)。
3BH催滲工藝
BH催滲工藝通過改變滲碳劑的裂解過程,破壞氣膜層的形成,使?jié)B碳劑在裂解過程中產(chǎn)生一定數(shù)量的正四價(jià)碳離子和微量的活性氮原子,促進(jìn)滲碳劑在較低溫度下充分裂解,從而使零件表面活化,增加零件對碳的吸收而得到廣泛推廣。某廠對半軸齒輪采用BH技術(shù)進(jìn)行滲碳,生產(chǎn)效率提高了20%,每爐次節(jié)電90kW·h。目前,該工藝需要進(jìn)一步解決的問題是,管道堵塞和滲碳層的碳化物形態(tài)控制。
4稀土共滲技術(shù)
稀土共滲技術(shù)使稀土滲入鋼的表面層內(nèi)起微合金化作用,細(xì)化組織并提高性能,具有良好的催滲節(jié)能提高生產(chǎn)效率的效果,當(dāng)碳勢CP>1時(shí),催滲作用更加明顯。某廠生產(chǎn)實(shí)踐表明,稀土共滲技術(shù)能在很大程度上提高組織成分的均勻性,延長模具的使用壽命,采用該技術(shù)生產(chǎn)的齒輪符合齒輪金相檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn),合格率明顯提高,用戶退貨率僅為1%～2%。
5液體氧氮化表面強(qiáng)化處理技術(shù)
液體氧氮化表面處理技術(shù)是世界最新金屬鹽浴表面強(qiáng)化改性技術(shù),能大幅度提高齒輪表面硬度、耐磨性、耐腐蝕性,并使齒輪具有抗疲勞和無變形的卓越性能。近幾年,該技術(shù)已在工業(yè)中較廣泛應(yīng)用,涉及到汽車、機(jī)車齒輪等多個(gè)行業(yè)。