汽车发动机齿轮[凸轮轴齿轮Φ101.7mm(外圆)×18.4mm(宽)]、曲轴齿轮[Φ98.175mm(外圆)×Φ63.91mm(内孔)×31.5mm(宽)]及燃油齿轮(Φ222.412mm),材料20CrMnTiH,渗碳淬火热处理火异常畸变原因及对策如下:
(1)齿轮渗碳设备采用密封多用炉,渗碳介质为甲醇和丙烷,淬火介质为分级淬火油,油温110℃。
(2)畸变影响因素
1)装夹方式。对于凸轮轴齿轮这样两面对称的薄齿轮采用挂装方式,热后平面度变形为0.08mm;而采用平装方式,热后平面度为0.18mm。
2)装夹工装Φ对于曲轴齿轮这样孔大壁薄类齿轮可采用平装方式,采用立杆夹具装夹齿轮,夹具外径仅比齿轮内孔小3mm,间隙小,齿轮装夹整齐,保证了齿轮的冷却均匀性,热后内孔变形量为0.14mm;而采用通用夹具时,热后内孔变形为0.26mm。
3)不同的返修淬火方式对燃烧齿轮平面度的影响。齿轮在渗碳淬火时因炉子故障等原因,造成齿轮不合格而返修淬火。在采用原渗碳工艺顺序不变进行返修,使热后平面度平均为0.26mm;而将其翻面后再装夹加热返修后,齿轮平面度平均为0.19mm。这是因为这样可使两次淬火变形能够抵消一部分,并在保证齿轮心部硬度前提下,尽量采用较低的返修淬火温度。
(3)异常畸变主要原因及改进措施
1)畸变原因。齿轮渗碳淬火异常畸变主要是由于装夹方式不当、夹具设计不合理、渗碳温度过高、淬火后心部硬度过高及返修淬火方式不当。
2)减小畸变措施。采用合理的装夹方式,主要是保证齿轮各部分均匀冷却;齿轮渗碳温度应严格控制,不宜过高;齿轮渗碳淬火后,应采取措施在保证齿轮心部硬度前提下,尽量控制心部硬度在合适的范围内,以防止发生异常变形;齿轮因故返修淬火时,对于平面易变形齿轮,可将其翻面装夹后再返修淬火,并尽可能采用较低的淬火加热温度,防止齿轮发生异常变形。