控制齒輪淬火畸變環(huán)節(jié)須知

  齒輪淬火是造成畸變的主要環(huán)節(jié)。控制淬火畸變的基本方法是盡可能地使齒輪各部位冷卻均勻。除此之外，還有一些值得注意的問(wèn)題：

  一、鋼材本身的淬透性對(duì)畸變的影響。鋼材淬透性越高，即參與組織轉(zhuǎn)變的體積也越大。當(dāng)工件完全淬透整體均呈馬氏體時(shí)，淬火前后的體積差達(dá)到最大，含碳量1%的鋼材體積變化約為 1%; 如果只淬透一半，即體積的一半淬火成馬氏體，則淬火前后的體積差將比前者小一倍，因此，淬透性愈小，淬火畸變也就愈小。反之齒輪的淬火畸變就越大。

  在許多滲碳齒輪中，為了解決畸變問(wèn)題常常采用降低心部硬度的辦法，然而，從齒輪強(qiáng)度來(lái)考慮，心部硬度又不能太低，因?yàn)楹芏帻X輪疲勞失效的一個(gè)重要的原因就是心部硬度偏低，所以，這成為齒輪生產(chǎn)中的一大矛盾。為了解決齒輪強(qiáng)度與熱處理畸變對(duì)齒輪心部硬度要求的矛盾，必須合理限制鋼材的淬透性。

  實(shí)驗(yàn)表明，只要鋼材淬透性(或心部硬度) 相近，其畸變也相近，這就為控制畸變提供了有利的條件。對(duì)于齒輪淬火畸變而言，鋼材的淬透性高低固然重要，但更重要的是鋼材淬透性帶寬，即淬透性的波動(dòng)程度。正是因?yàn)殇摬牡拇阃感詫?duì)齒輪淬火畸變有重要的意義，各國(guó)都將淬透性納入鋼材標(biāo)準(zhǔn)。近年來(lái)，淬透性帶寬度進(jìn)一步變窄，如德國(guó)的《滲碳淬火鋼交貨技術(shù)條件》中就新規(guī)定了窄淬透性鋼，其帶寬由普通淬透性鋼的8 HRC 減小到5 HRC。我國(guó)于2004年發(fā)布的新標(biāo)準(zhǔn)也比原標(biāo)準(zhǔn)縮小了淬透性帶的寬度。

  二、壓力強(qiáng)制淬火。國(guó)內(nèi)眾多齒輪生產(chǎn)者在觀念上主張自由淬火，以求簡(jiǎn)化工藝，方便操作，降低成本，壓力強(qiáng)制淬火工藝及設(shè)備的發(fā)展也因此受到很大的影響。遺憾的是，象錐齒輪這類具有結(jié)構(gòu)特殊性的齒輪采用自由淬火難于控制畸變，幾十年來(lái)，錐齒輪的畸變一直困擾著我國(guó)的齒輪行業(yè)。實(shí)際上，在熱處理生產(chǎn)中對(duì)于像細(xì)小麻花鉆頭及細(xì)長(zhǎng)桿件等工件的彎曲畸變，大家都認(rèn)可采用壓力校直，以此實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定的批量生產(chǎn)；而對(duì)于齒輪制造中的薄壁大圓盤錐齒輪以及汽車同步器齒套之類的零件，采用壓床淬火同樣可以將生產(chǎn)過(guò)程及熱處理工藝中存在的各種潛在畸變因素在強(qiáng)壓下消除或減小其影響作用，從總體上比自由淬火付出的代價(jià)要低得多。因此，壓床強(qiáng)制淬火應(yīng)當(dāng)是一種重要而不可缺的工藝方法。

  最近，國(guó)外開(kāi)發(fā)了一種模壓式感應(yīng)淬火工藝，用于特殊齒輪，特別是傘齒輪和同步器齒套的淬火，取得了明顯效果。這種新工藝綜合了感應(yīng)淬火和模壓式淬火的優(yōu)勢(shì)，可使畸變大大減小，并且可以減少或取消后續(xù)工序。而且，由于感應(yīng)淬火采用水基冷卻液淬火，所以熱處理后的齒輪不需要清洗。同時(shí)，內(nèi)置的感應(yīng)器不僅可以加熱淬火，還可以用來(lái)加熱回火零件而不需要附加的設(shè)備，因此生產(chǎn)成本大大降低。