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        大直徑薄壁型齒圈滲碳公法線尺寸變化規(guī)律摸索

        2015-11-16 06:05:18胡東輝
        金屬加工(熱加工) 2015年19期
        關(guān)鍵詞:變形工藝

        ■胡東輝

        因生產(chǎn)需要,我公司熱處理廠逐漸引進(jìn)了能處理大直徑齒圈的熱處理滲碳設(shè)備。由于此類零件大多屬于關(guān)鍵件,尺寸等要求比較嚴(yán)格,因而熱處理的滲碳淬硬過程中,對(duì)零件尺寸變化的控制至關(guān)重要。與此同時(shí),此類型零件往往滲層較深,在零件形狀“單薄”條件下,非常容易造成零件變形嚴(yán)重。為服務(wù)生產(chǎn),更好地滿足滲碳后零件尺寸要求,故對(duì)該類型零件滲碳后公法線變形進(jìn)行工藝摸索。

        1. 熱處理工藝及零件數(shù)據(jù)

        采用4種不同直徑的齒圈零件,經(jīng)過不同的滲碳淬硬工藝,對(duì)比熱處理前后齒輪的公法線變動(dòng),從而測(cè)出零件的大致尺寸變化。

        (1)試驗(yàn)工藝與設(shè)備由于零件較大, 采用φ2500mm×2000mm愛協(xié)林井式滲碳爐,平裝零件,墊平,除齒部外其余均勻涂防滲劑,并采用圖1所示的熱處理工藝。

        (2)數(shù)據(jù)分析 圖2~圖5為參與試驗(yàn)的零件,表1為相應(yīng)零件的具體數(shù)據(jù)和采用的工藝。對(duì)4種不同的零件,通過進(jìn)行滲碳淬硬,測(cè)量熱處理后的公法線尺寸,對(duì)比熱處理前的公法線尺寸,具體數(shù)據(jù)如表2所示。

        圖1 熱處理工藝曲線

        圖2 齒圈1

        圖3 齒圈2

        圖4 齒圈3

        圖5 齒圈4

        根據(jù)W熱后–W滾齒=熱處理后公法線的漲量,計(jì)算出各齒圈的尺寸變化(見表3和圖6),可以發(fā)現(xiàn)此類型零件變形量基本在0.5mm以上,甚至個(gè)別超過0.8mm。對(duì)于個(gè)別零件因壁厚更薄,如圖4所示齒圈,公法線變動(dòng)在0.46~0.72mm之間,使整個(gè)零件的公法線變化很大。

        井式滲氮爐生產(chǎn)線

        圖6 各齒圈公法線漲量

        2. 變形原因分析

        零件雖然采用兩種熱處理工藝,但零件變形趨勢(shì)一致,均漲大了0.5~0.8mm。

        零件經(jīng)過熱處理后,產(chǎn)生熱應(yīng)力和組織應(yīng)力,并且熱應(yīng)力和組織應(yīng)力都會(huì)使淬火的工件形狀發(fā)生變化(形狀畸變)。在熱應(yīng)力方面,零件雖然縮小,但同時(shí)在冷卻過程中,零件發(fā)生組織轉(zhuǎn)變,即奧氏體向馬氏體轉(zhuǎn)變過程后,比體積變大(馬氏體的比體積比奧氏體大),從而使零件直徑尺寸增大。

        在熱應(yīng)力中,由于表層和心部冷卻速度不一致而形成溫差。表面驟冷時(shí),體積收縮較?。划?dāng)表面冷卻后,心部只發(fā)生冷卻,體積卻不能自由進(jìn)行,從而使零件經(jīng)熱脹冷縮后,體積增大。這種體積增大現(xiàn)象受冷卻速度、材料化學(xué)成分和熱處理工藝等影響,當(dāng)冷卻速度增大,零件碳含量和合金成分越高時(shí),體積變化越明顯。

        另外,受到其他因素影響,局部受力不均,造成翹曲,在同一齒形成錐度,導(dǎo)致整個(gè)零件的平面發(fā)生翹曲。

        表1 各齒圈的各種參數(shù)和工藝方案

        表2 各齒圈的滲碳淬硬后公法線數(shù)據(jù) (mm)

        表3 各齒圈的公法線漲量 (mm)

        3. 結(jié)語(yǔ)

        (1)熱處理的熱應(yīng)力和組織應(yīng)力無法避免,但是可以合理利用存在的變形,在冷加工滾齒時(shí),適當(dāng)減少磨量,以彌補(bǔ)熱處理漲量。

        (2)此類型零件的公法線漲量一般在0.5~0.8mm。

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