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变速箱齿轮热处理变形控制方法分析


变速箱是汽车的主要构成部分,并且是汽车的重要受力单元。重型汽车因为载重大、路况差,因此变速箱就会受到频繁冲击,鉴于此,重型汽车变速箱齿轮应该具备高强度、高耐磨性、高抗疲劳强度、高冲击韧性等机械性能,而这就需要严格控制热处理环节。

 

1齿轮在热处理后出现变形的原因

 

齿轮主要构成就是钢,其被进行热处理后,随着温度的提高,钢的韧性会不断减小,要是齿轮上局部的应力不能再受热的影响,就会导致齿轮产生变形,因为残余应力只会在齿轮局部表现出来,因此齿轮就会产生不规则的变形。齿轮在开展热处理的时候,因为加热速度过快,就会导致齿轮的表面出现升温过快的现象,而齿轮内部温度的提高就相对较慢,表面与内部的温度假如存在差异,就会导致齿轮产生不规则变形的现象,进而导致齿轮的形状存在一定的特殊性。

 

2影响热处理变形的因素

 

齿轮经热处理后所形成变形涉及各个层面上的因素,比如齿轮的设计、运用的材料、预热处理方式及过程、机械加工技术及刀具、热处理技术及设备等整个制造过程。达标的材料、精密的锻造、规范的预热处理、高效的冷热加工配合能够降低并且稳定热处理变形。鉴于此,一定要对齿轮热处理后的变形进行严格把控。

 

2.1齿轮的设计形状对热处理变形的影响

 

齿轮的设计结构会在很大程度上影响热处理变形,例如,齿轮设计结构不对称,结构均匀性差,实际在淬火的过程中,就常常会出现应力不均匀的问题,进而使得出现不规则变形的问题。热处理变形的影响程度由设计、材料、热处理等。鉴于此,在进行设计的过程中,一定要保证壁厚不能过于单薄,并且应该均匀对称,截面尺寸的比例差距不能过于悬殊。

 

2.2原材料的特性对热处理变形的影响

 

原材料的质量不但会对齿轮的热处理技术造成影响,还会在很大程度上影响齿轮的疲劳寿命。原材料的根本特性包括下面几点:淬透性、纯净度、晶粒度。淬透性系指原材料在淬火过程中,奥氏体转化成马氏体的难易情况。淬透性和热处理变形之间的关系呈正相关关系,并且合金元素含量同样会影响淬透性。并且合金元素影响热处理变形的机制是借助钢的屈服强度、临界转变温度等,间接使得热变形受到影响。要想使得热处理技术及变形能够更加稳定,就应该使得原材料具备一定相对稳定的淬透性范畴。鉴于此,现今国际上大都是基于自己产品的技术需求,明确淬透性范围,进而使得热处理过程及变形得到稳定。

 

2.3锻造对热处理变形的影响

 

锻造能够提升齿坯组织的均匀性,并且带状组织能够有效防止热处理变形的产生。可是锻造问题会使得热处理变形更加剧烈,锻造会使得金属流线出现不对称的问题,锻造温度太高,锻后冷却后就会出现不均匀的问题,并且最终导致热处理变形存在很大的区别。齿坯锻造之后,通常金属纤维流线形状要沿齿坯外廓呈现对称性的分布,并且纵剖面。上流线应该呈现封闭状,此种流线形状毛坯热处理后变形相对规律,控制难度较小。

 

2.4预热处理对热处理变形的影响

 

预热处理的根本目标其实就是得到良好的组织,也就是完成细化晶粒的操作,进而使得残余应力被消除。实际的工艺过程是把锻坯加热到超过奥氏体转变温度,让锻坯。组织都转化成奥氏体,然后进行冷却,让组织都转化成铁素体加珠光体组织,进而得到良好的塑性及硬度,切削的难度降低,在实际转化的过程中,所有的奥氏体晶粒都能够产生多个珠光体晶粒,并且完成组织细化的操作,这就能够有效控制热处理变形。

 

2.5机加工刀具与切削量对热处理变形的影响

 

机加工会带来的工件残余应力,并且预热处理工件之后,工件的塑性非常好,要是切削进给量过大或是刀具磨损厉害,就会在实际加工过程中出现位错形变的现象,并且形成内部残余应力,并且在热处理加工的过程中被释放,导致工件出现严重的变形。

 

2.6热处理工艺对热处理变形的影响

 

现今,我国变速箱齿轮的热处理方法中运用最为普遍的就是渗碳淬火的方式,并且渗碳淬火技术具备以下优势:技术相对成熟、运用广泛、成本较小,是现今热处理专家的重点研究方向。

 

3控制变速箱齿轮热处理变形的措施

 

第一,在设计齿轮设计时,应该运用壁厚并且均匀对称的零件。要是零件存在壁厚相对较薄的区域,在进行热处理加工的时候,由于壁薄的区域冷却的速度相对,进而出现卷曲的几率较大。如此,就要设计两个单独的零件,进而薄壁零件就可以有效地把控热处理变形,还能够有效简化加工过程。

 

第二,由于现今大部分企业均是基于自家产品的实际。需求,来明确淬透性的实际范畴,这样就可以使得热处理变形得到有效控制。当然,原材料中的晶粒度同样非常关键。全部的金属材料均是晶粒构成的多晶体。由于所有晶粒的特点均存在差异,因此将这些存在差异的晶粒进行组合,就能够将它们的作用力进行抵消,如此,就能使得金属材料之间产生异向同性的特点。鉴于此,为了能提出原材料的异向同性,就一定要选择晶粒较小的组成材料,并且晶粒个数应该相对较多,如此热处理变形就会呈现显著的均匀性。。

 

第三,现今,一些企业已经渐渐选择等温退火技术来完成预热处理加工,进而使得预热处理的成效得到显著提高。就部分奥氏体相对稳定的合金钢来说,运用等温退火技术能够使得退火周期得到极大的缩短,并且能够有效稳定热处理变形。

 

第四,在实际加工过程中,要是产生残余应力,虽然不能做到完全避免,可是能够借助有效的加工工具及辅助设备,有效避免残余应力的产生。

 

第五,渗碳处理的温度是渗碳淬火技术顺利实施的重要影响因素,零件渗碳速率的决定性因素就是渗碳处理的温度,并且渗碳处理温度和晶体膨胀之间的关系呈正相关。因此,热处理工作者一定要严格控制并且协调生产,进而使得满足相应的生产需求。

 

4总结

 

简而言之,在热处理环节的过程中,相关操作人员一定要有效掌握齿轮的相关加工技术,并且了解对热处理变形产生影响的各个因素,进而有效控制热处理工作,严格把控齿轮变形,使得齿轮质量得到保障,提高企业在市场上的综合竞争能力,促进企业的可持续发展。

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