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        預(yù)先熱處理對工程機械齒輪材料性能的影響分析

        2018-11-29 19:16:05張新亮
        山東工業(yè)技術(shù) 2018年1期
        關(guān)鍵詞:預(yù)先等溫工程機械

        張新亮

        ( 重慶工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 機械工程學(xué)院,重慶 401120)

        預(yù)先熱處理對工程機械齒輪材料性能的影響分析

        張新亮

        ( 重慶工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 機械工程學(xué)院,重慶 401120)

        本文結(jié)合當(dāng)前相關(guān)研究及實踐的實際情況,對預(yù)先熱處理在工程機械齒輪材料性能的影響進行詳細(xì)的分析,希望能夠為今后相關(guān)內(nèi)容的研究提供一定的參考依據(jù)。

        預(yù)先熱處理;工程機械齒輪材料;性能影響

        0 引言

        工程機械的運轉(zhuǎn)過程中,涉及到許多的零部件,而齒輪便是其中不可缺少的零件之一。對于工程機械而言,齒輪性能的高低很大程度上決定了工程機械的性能高低,如果齒輪性能無法滿足要求,則工程機械的性能將無法充分發(fā)揮,所以保證齒輪性能的重要性不言而喻。齒輪是一種機械成品,通過特定的工藝對材料進行加工才有了齒輪,因而齒輪的性能有材料的影響。在當(dāng)前的工程機械生產(chǎn)過程中,預(yù)先熱處理技術(shù)是一種比較常見的用于處理齒輪材料的技術(shù),能夠滿足工程機械性能不斷提高的要求,促進工程機械性能的最大化發(fā)揮。

        1 預(yù)先熱處理的基本內(nèi)容

        1.1 基本概念

        何為預(yù)先熱處理?所謂預(yù)先熱處理指的是在能夠達到我們需要的工件的性能的熱處理以前,為機械加工或者最終熱處理做準(zhǔn)備的熱處理被稱之為預(yù)先熱處理[1]。通過預(yù)先熱處理,能夠滿足想要的工件性能,以此充分發(fā)揮出所加工的工件性能起到巨大的促進作用。目前,預(yù)先熱處理已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于工業(yè)機械行業(yè)中,得到了業(yè)內(nèi)的廣泛認(rèn)可。

        1.2 主要類型

        從當(dāng)前工業(yè)機械行業(yè)的發(fā)展情況來看,預(yù)先熱處理主要分為三種類型,分別是退火、正火和調(diào)質(zhì),三種具體的類型共同構(gòu)成了現(xiàn)階段的預(yù)先熱處理技術(shù)。

        首先,退火。退火指的是將金屬緩慢加熱到一定的溫度,保持足夠時間,然后以是以速度進行冷卻,這樣的一種金屬熱處理是退火。通過退火處理,能夠使得工件達到所需的要求,并有效地應(yīng)用于實踐生產(chǎn)中,發(fā)揮出應(yīng)用的作用。

        其次,正火。正火也被稱為?;菍⒐ぜ訜嶂罙c3或者Accm以上30-35℃,保持該溫度一定時間,從爐中取出在空氣中或噴水、噴霧或吹風(fēng)冷卻的金屬熱處理工藝。正回火預(yù)備處理執(zhí)行的不好,可能工件的晶粒沒有得到細(xì)化在淬回火后影響工件的綜合機械性能,或者說導(dǎo)致淬火工件冷卻出現(xiàn)開裂等質(zhì)量風(fēng)險。

        最后,調(diào)質(zhì)。調(diào)質(zhì)是一種淬火和高溫回火的綜合熱處理工藝,在工程機械產(chǎn)品中,調(diào)質(zhì)件根據(jù)受力條件的不同,對其所要求的性能與不一樣。需要注意的是,如果預(yù)備熱處理執(zhí)行不好,那么心部性能難以保證,在表面淬火后心部就成了工件使用過程中的脆弱之處。

        2 預(yù)先熱處理對工程機械齒輪材料性能的影響

        對于齒輪材料而言,預(yù)先熱處理能夠在提升其性能方面起到一定的幫助。為了更好地進行本次研究,本文選取20MnCr5鋼齒材料進行分析,對其實施預(yù)先熱處理工藝,分析其性能受到的影響。接下來,筆者從顯微組織、表面硬度以及耐磨損性能等方面受到的影響進行探究,具體如下。

        2.1 預(yù)先熱處理給顯微組織造成的影響

        通過對工程機械齒輪材料實施不同的預(yù)先熱處理工藝,20MnCr5鋼工程機械齒輪材料的組織會存在很大的不同,不同的預(yù)先熱處理工藝顯示出的顯微組織照片會存在明顯的差異。通常情況下,采用正火進行處理的時候,材料的晶粒的粗大程度比較高,由粗大的團狀晶粒和長條晶粒組成,組織在均勻性方面存在明顯差異。如果采用的是等溫正火處理,材料晶粒的粗大程度將會降低,團狀晶粒會減少,晶粒的細(xì)化程度更高,但是組織分布的均勻性仍舊比較差。若采用的是均勻化處理后的等溫正火處理,材料的晶粒將會變得更加細(xì)小并且是條狀,沒有明顯的團狀粗大晶粒,組織分布比較均勻。

        2.2 預(yù)先熱處理對表面硬度產(chǎn)生的影響

        預(yù)先熱處理工藝的類型不同,20MnCr5鋼工程機械齒輪材料的表面硬度也將有所不同。采用常規(guī)的正火處理時,對20MnCr5鋼工程機械齒輪材料的不同位置的硬度進行測定,會存在很大的差異,硬度的最大差值通常在20-24HB之間。采用等溫正火處理時,20MnCr5鋼工程機械齒輪材料在不同位置的差異會比常規(guī)正火處理在不同位置的差異小,硬度的最大差值一般會小5-7HB左右。對等溫正火進行均勻化的處理之后,20MnCr5鋼工程機械齒輪材料不同位置硬度的差異性相比于常規(guī)正火和等溫正火,差異性會有很大程度的下降,硬度的最大差值將會下降至2HB上下。造成這種情況出現(xiàn)的原因主要可以解釋為以下幾個方面:首先,與常規(guī)正火處理相比,等溫正火處理會使得20MnCr5鋼工程機械齒輪材料的平均晶粒尺寸得到一定的硬化,使得組織的分布更加均勻,這就在一定程度上改善了硬度的均勻性。其次,均勻化等溫正火處理相比于等溫正火處理,在之前的基礎(chǔ)上對晶粒尺寸實現(xiàn)了進一步的細(xì)化,材料組織分布的均勻性更好,平均硬度值可以得到進一步提高。

        2.3 預(yù)先熱處理給耐磨損性能帶來的影響

        在王曉燕等研究中,將20MnCr5鋼工程機械齒輪材料分別放置在25℃、300℃的溫度條件下,采用不同的工藝預(yù)先熱處理,得到的試樣耐磨損性能測試結(jié)果不相同,不管是在25℃還是在300℃的溫度條件下,不同預(yù)先熱處理下的試樣磨損體積存在顯著的差異。大量的實踐證明,常規(guī)正火處理處理后的20MnCr5鋼工程機械齒輪材料,其磨損程度更加嚴(yán)重,材料表面會出現(xiàn)粗大蝕坑或者脫皮現(xiàn)象。等溫常規(guī)正火處理后的20MnCr5鋼工程機械齒輪材料,雖然也會存在粗大蝕坑或者脫貧的情況,但是相較于常規(guī)正火處理,磨損的程度要明顯降低。均勻化處理后的等溫正火處理,相較于常規(guī)正火和等溫常規(guī)正火,20MnCr5鋼工程機械齒輪材料表面幾無粗大蝕坑或者脫皮現(xiàn)象,磨損的程度最為輕微。這主要是因為不同的預(yù)先熱處理工藝使得20MnCr5鋼工程機械齒輪材料的組織分布均勻性和晶粒尺寸產(chǎn)生明顯差異。

        3 結(jié)語

        總而言之,工程機械齒輪材料的功能價值非常大,應(yīng)用在工程機械的作業(yè)中可以發(fā)揮出重要的作用。所以,保證齒輪材料的性能,其實質(zhì)就是保證工程機械的性能。在對工程機械齒輪材料進行預(yù)先熱處理的時候,應(yīng)當(dāng)綜合考慮各種因素,采用科學(xué)合理的預(yù)先熱處理工藝,從而提升工程機械齒輪材料的性能。

        [1]王曉燕.預(yù)先熱處理對工程機械齒輪材料性能的影響研究[J].熱加工工藝,2016,12(14):243-246.

        10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.01.047

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