现代工业的发展对齿轮传动精度的要求越来越高,既要求承载能力高,使用寿命长,安全可靠,同时还要求体积小、质量轻、传动平稳噪声低,而能达到以上各项要求的只有渗碳淬火并磨齿的齿轮。然而,热处理变形却一直是我国齿轮生产中.需要攻克的一道难关。这是由于影响渗碳热处理变形的因素太多,包括材料的化学成分和淬透性、齿轮的几何形状、预先热处理的组织、零件装夹方式、淬火温度和时间淬火介质、淬火方式等。
1、热处理变形原因
淬火时,淬火应力越大,相变越不均匀;比容差越大,则淬火变形越严重。通过对齿轮渗碳淬火冷却时各部位的冷却速度、组织及硬度状态比较分析,可以发现各部位冷却速度的不同导致产生热应力,由冷速不均匀所导致组织转变的不同时性会造成组织应力。
2、影响齿轮热处理变形的因素及控制方法
2.1齿轮设计
齿轮结构
齿轮的结构,例如形状、尺寸等是影响热处理变形的因素之一。动锥齿轮模型,其齿部厚度Lo与齿座厚度L的比例影响齿轮底面变形,当L≥Lo时,齿轮底面变形。要比L<L时小;内环与外径的尺寸比例,有无螺纹孔都会影响齿轮的变形;此外由形状、尺寸引起的不同部位的冷却速率不同,所产生的热应力不同,也会导致齿轮不规则的变形。
机械加工
齿轮的热处理变形与机械加工相关,机械加工会产生加工应力,受切削工艺不当、刀具用钝等因素的影响,会造成更复杂的应力状态,这种应力在热处理过程中得以释放,由于齿轮在高温下的强度较低,释放的应力会导致齿轮的塑形变形。
此外,齿轮不同的切齿方式会在表层形成不同的应力状态,导致其变形倾向也不尽相同,因此必须采用合理的加工工艺,降低加工应力。当通过一些手段措施将齿轮的变形波动控制
在一定范围之内,可以对齿轮在热前的尺寸进行调整,即预留加工余量以补偿热处理产生的变形量。