一般變速的齒輪都被稱為變速器齒輪。熱處理是機(jī)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(dāng),對(duì)于零件的質(zhì)量及切削加工性能起著至關(guān)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(yù)備熱處理和熱處理。下面我們重點(diǎn)來探討熱處理工序位置及熱處理工藝選擇:
1 .預(yù)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(yīng)力、細(xì)化晶粒、均勻組織,并改善切削加工性能,為淬火作好組織準(zhǔn)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(yù)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(yù)備熱處理。
2 .熱處理的工序位置:
處理包括各種淬火、回火、表面熱處理等。零件熱處理之后,即可獲得所需的力學(xué)性能:因零件硬度較高,除磨削加工之外不宜進(jìn)行其他形式的切削加工,故熱處理均安排在半精加工之后,磨削加工之前。
3 .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(duì)變速箱齒輪的技術(shù)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(shù)條件,變速箱齒輪材料 : 20CrMnTi 采用的熱處理工藝為: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(qiáng)度和沖擊韌性;滲碳之后進(jìn)行淬火和低溫回火,使輪齒表面硬度達(dá)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(biāo),對(duì)保證零件的質(zhì)量,滿足使用性能的要求,延長(zhǎng)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(biāo)及要求如下:
1、淬透性:
淬透性的波動(dòng)范圍直接影響到齒輪的產(chǎn)品質(zhì)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(shù)條件規(guī)定的數(shù)值,疲勞試驗(yàn)時(shí),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(duì)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(biāo)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(shí)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(shè)計(jì)齒輪時(shí),在結(jié)構(gòu)上應(yīng)盡量避免尖角或厚薄斷面的突然變化;淬火時(shí),盡量選擇冷卻速度較慢的專用淬火油進(jìn)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(dá)到的高硬度。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(dá)到高含碳量,淬火后使齒輪表面達(dá)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(diǎn)蝕和磨損。
為了保證變速齒輪的運(yùn)行正常,我們需要考慮到的就不止以上幾個(gè)因素,還有鋼的回火穩(wěn)定性、過熱性、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(duì)熱處理的影響,才能進(jìn)一步提高變速箱齒輪的質(zhì)量和壽命。