大型齿轮轴热处理工艺的优化
发布时间:2012-08-29 05:57
作者:互联网
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大型
齿轮轴是重要的
动力传动和变速零件,其性能很大程度上取决于
热处理过程,因此,对
热处理
工艺要求十分严格。齿轮轴热处理主要包括长时间高温强渗
碳势深层
渗碳和空冷至一定温度
淬火。目前大型齿轮轴热处理中容易发生的问题,一是表层渗
碳组织不符合工艺要求,比如,由于大型齿轮轴尺寸大,热处理后一些花键齿部分表层
贝氏体/
珠光体含量高、形成明显网状;另一个问题是齿轮轴在热处理过程中容易发生畸变,严重时渗碳层齿面中部凹陷,呈两头翘起的马鞍型。由于渗碳齿面为啮合
工作面,允许的
磨削余量非常小,这就要求热处理后的齿面畸变小而尺寸精确,以确保磨削加工后齿间的啮合精度和渗层深度。大型齿轮轴热处理装炉量少,
生产效率低,故优化热处理工艺、提高热处理质量很有必要。根据陕西法士特齿轮
公司的研究,造成贝氏体/珠光体组织的原因来自于:一、箱式渗碳炉的原料气和密封性。
箱式炉采用电加热,原料气有甲烷、
丙酮、氮气、
氨气。原料气中水分、空气含量大时,就会间接的带入大量氧原子促使
合金元素内氧化,降低零件的
淬透性,生成大量黑色块状贝氏体/珠光体;设备密封性不好也会有大量空气侵入,使贝氏体/珠光体量增多。二、淬火
冷却速率不够。淬火冷却速率越低,形成的贝氏体/珠光体组织越多。三、淬火介质。淬火过程中,由于油品氧化以及搅拌不充分等因素导致蒸汽膜破裂时间增长,加剧了表面贝氏体/珠光体增多的倾向,提高油品的淬透
能力能有效抑制表层贝氏体/珠光体形成。根据上述分析,他们提出以下大型齿轮轴类零件热处理工艺的优化方案:一、采用零件竖放,
气孔朝上,使零件深入淬火油中时气孔内气体及时排放,这样就不会形成封闭的
气泡以至于降低淬火冷却速率。二、采用高纯度气体作为原料气,定期保养设备以
保证设备有良好的密封性。三、在保证不产生严重畸变和形成淬火
裂纹的前提下尽量采用快速淬火油和增强搅拌(提高
电机转数)来提高淬火冷却速率和冷却均匀性。四、在扩散后期通入氨气,氨气分解可以对渗层补充合
金元素氮,减少因合金元素贫化造成淬透性下降而形成的贝氏体/珠光体组织,提高零件的淬透性和
淬硬性。针对大型齿轮轴热处理中的畸变问题,重庆重型铸锻厂提出,畸变主要发生在淬火
工序,由于内部热
应力和组织应力产生的时间不同相互叠加而致。因此,他们建议,在确保淬硬层深度的前提下尽量减小淬火温差,取淬火温度下限。采用硝盐等温淬火,可以在很大程度上减少热应变所引起的畸变。另外,对不可避免的组织转变所引起的直径缩小,可以采取1.5mm预留收缩余量的办法。他们对500~600mm齿轮轴采用下限淬火温度和硝盐等温淬火处理方法有效地达到了
控制畸变量的目的。(一员)
备注:数据仅供参考,不作为投资依据。