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        齒輪類零件選材及熱處理工藝分析

        文章出處:青島豐東熱處理責任編輯:熱處理設備小編查看手機網址
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        人氣:-發表時間:2016-03-29 09:00【

        齒輪零件熱處理是一種常見熱處理。齒輪類零件的主要作用是傳遞扭矩、調節速度、改變運動方向。一對相互嚙合的齒輪,是通過齒面的接觸、滑動傳遞動力,所以齒根受很大交變彎曲應力作用、齒面受較大接觸應力并有強烈的摩擦和磨損。在換檔、啟動、嚙合不良時,承受一定的沖擊載荷。常見的失效形式有輪齒折斷、齒面磨損、齒面剝落、齒面點蝕、過載斷裂等。

        齒輪熱處理

        因此齒輪的力學性能要求主要有以下三方面:

        (1)高的彎曲疲勞強度。

        (2)齒面應具有高的接觸疲勞強度、高的硬度和耐磨性。

        (3)齒輪心部應具有良好的綜合力學性能或較好的強韌性。

        根據齒輪的性能要求,齒輪零件常用材料及熱處理主要有以下幾方面:

        (1)中碳鋼和中碳合金鋼。一般承載不大的低、中速傳動齒輪,常選用40、45、40Cr、40MnB鋼等,經調質處理或正火(要求不高時)達到性能要求(較好的綜合力學性能)。經表面淬火、低溫回火,表面硬度可達52~58HRC,具有較高的耐磨性。這類齒輪不能承受較大的沖擊載荷。

        (2)低碳鋼和低碳合金鋼。承受較大沖擊載荷的重載高速齒輪一般選用20Cr、20CrMnTi、20MnVB、18Cr2Ni4WA鋼等,個別要求不高的也可選用20鋼。經滲碳、淬火、低溫回火,可使齒面獲得很高的硬度(58~62HRC)和耐磨性,心部具有較高的強度和韌性。

        (3)對直徑較大(φ>400~600mm)、形狀復雜的齒輪毛坯,難以鍛造成形時,可采用鑄鋼,如ZG270-500、ZG310-570等。

        (4)對一些輕載、低速、不受沖擊、精度要求不高的不太重要的齒輪,可采用灰鑄鐵,如HT200、HT250、HT300等?;诣T鐵多用于開式傳動;在閉式傳動中,可用球墨鑄鐵代替鑄鋼制造齒輪,如QT600-3、QT500-7等。

        (5)對儀表中某些在腐蝕介質中工作的輕載齒輪,可采用黃銅、鋁青銅、錫青銅、硅青銅等有色金屬;對受力不大的儀器、儀表齒輪,在無潤滑條件下工作的小齒輪,可采用尼龍、ABS、聚甲醛等工程塑料制造。

        以機床齒輪為例,該齒輪承載不大,工作比較平穩,沖擊不大,可選用中碳鋼制造。由于該齒輪較厚,考慮到淬透性問題,選用40Cr鋼較為合適。其工藝路線為:

        下料→鍛造→正火→粗加工→調質→精加工→輪齒感應淬火+低溫回火→精磨。

        正火是預先熱處理,可消除鍛造產生的殘余應力,調整硬度便于機械加工,細化晶粒、改善組織;調質可使齒輪獲得較高的綜合力學性能,改善心部的強度和韌性,使齒輪能承受較大的交變彎曲應力和一定的沖擊力;感應淬火可提高齒面的硬度、耐磨性和接觸疲勞強度;低溫回火可消除淬火應力、防止產生磨削裂紋、提高抗沖能力。

        齒輪零件熱處理

        汽車齒輪的任務是將發動機的動力傳遞到后輪,承受重載和大的沖擊力,工作條件比機床齒輪復雜,要求齒面具有高的硬度(60~62HRC)和耐磨性、齒心部具有高的強度和優良的韌性,考慮到滲碳工藝性的要求和淬透性的問題,可選用20CrMnTi鋼。其工藝路線為:

        下料→鍛造→正火→粗加工、半精加工→滲碳→淬火+低溫回火→噴丸→校正花鍵孔→精磨齒。

        滲碳是為了提高表層的碳含量。淬火是為了使表層獲得高碳馬氏體和碳化物,具有高的硬度(58~62HRC)、耐磨性和疲勞強度;心部獲得低碳馬氏體,硬度可達到33~48HRC,具有高的強韌性。低溫回火消除淬火應力、提高抗沖能力、防止產生磨削裂紋。噴丸可增大滲碳層的壓應力,有利于提高疲勞強度。

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