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关于渗碳淬火齿轮畸变的探讨

2020-09-08 23:36:33

渗碳淬火齿轮的应用较为广泛,但齿轮在渗碳淬火中产生畸变也是一种普遍现象。引起齿轮热处理畸变的原因是多方面的,如材质、齿轮几何形状、冷热加工工艺等。针对这些原因,并结合生产实践,提出了减小渗碳淬火齿轮畸变的一些措施。对于不可避免畸变的齿轮,可通过预留机加工余量的方法来补偿齿轮的畸变。


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、重量轻,传动平稳、噪声低,这在近年来蓬勃发展的风能发电机齿轮箱上得到了体现。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,渗碳淬火畸变却一直是我国齿轮生产中需要攻克的一道难关。渗碳淬火畸变不仅影响齿轮的精度,而且还对齿轮强度产生影响。通常,为了保持齿根的残余应力,渗碳淬火齿轮只磨削有效齿面而不磨削齿根的过渡曲线部分。但由于热处理产生不均匀畸变,一部分轮齿磨削后在有效齿面与齿根过渡曲线部分之间形成了“磨削台阶”。磨削台阶一方面使轮齿渐开线工作长度缩短、重叠系数下降、啮合冲击增大,影响传动质量(振动、噪声),另一方面由于台阶处圆角很小,应力集中可能十分严重,而且砂轮边缘在磨削时产生的高温可能使“台阶”处硬度降低、强度下降,所以带“台阶”的齿轮在服役过程中往往会在台阶处首先产生疲劳裂纹,再逐渐扩展而造成轮齿折断。因此,减小渗碳淬火畸变形就成为当今齿轮热处理生产中亟待解决的技术难题。


1、热处理应力与畸变


工件在加热和冷却时,一方面由于其内外不可避免地存在一定的温差而引起比体积差,同时表面和心部的不同时相变也会造成比体积差,这是产生热处理应力的根本原因。由于工件内外温差所产生的内应力谓之热应力,由工件内外组织转变不同时而产生的内应力谓之组织应力。而工件热处理后的残余应力则是热应力和组织应力综合作用迭加的结果。由热处理所造成的畸变一般可分为如下三种类型:体积变化、形状对称变化和扭曲。体积变化是指形状不变,通常只是各部分的尺寸发生同样伸缩的情况。形状对称变化是在不同的方向上,分别出现对称性的尺寸变化;扭曲则是非对称性的形状变化。


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