齿轮热处理变形控制

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1、·工场技术·潘一凡李建华赵茂程齿轮热处理变形控制85=============================================================齿轮热处理变形控制潘一凡，李建华，赵茂程（南京林业大学机电工程学院，江苏南京210037）摘要：分析了齿轮热处理变形无规律的原因。提出从原材料淬透性、预备热处理、最终热处理及冷热加工配合几方面采取具体措施，以减小和控制其变形。关键词：齿轮；热处理；变形中图分类号：TG162.73文献标识码：B文章编号：1007-9483（2002）05-0085-02TheDistortionContr

2、olofGearHeatTreatLentPANYi-fan，LIJian-hua，ZHAOMao-cheng（NanjingForestryUniversity，JiangsuNanjing，210037，China）减小齿轮热处理变形，提高其加工精度，不仅可以减小定范围内变化（如图1所示），离淬火端某一距离处的硬度变化齿轮传动系统运行时的噪声及振动，还能有效提高齿轮的范围称之为钢材的淬透性带宽。如图1所示，离淬火端5mm使用寿命。长期以来，这方面的研究工作一直是材料热处处的淬透性带宽为36~43HRC，用J表示。5E36~43HRC理技术人员积极探索的课

3、题。原材料淬透性不同，渗碳淬火后的组织就会出现差异，齿轮在热处理过程中产生变形是不可避免的，关键是变形也就不一样。如果进厂钢材的淬透性每批都不一样，变形要有规律。如果热处理变形数据分散、没有规律、变形且波动很大，即淬透性带过宽，必然会导致齿轮热处理变形波动大，要控制变形就无从下手。总之，齿轮热处理变形性无规律。国外齿轮制造企业早就认识到淬透性对齿轮热处质极为复杂，影响因素较多，必须综合考虑齿轮加工过程中理变形的影响，因此对齿轮材料都提出严格的淬透性带宽的各个环节，才能有效解决问题。要求，一般情况控制在5HRC左右，对于加工精度高的齿轮，淬透性带要求更窄。我国

4、的齿轮材料，其淬透性带相对1原材料淬透性要宽一些，有的甚至超过10HRC，这对变形影响很大。表12种20MnCr5钢的淬透性HRC材料J5J10J251号（20MnCr5）3733242号（20MnCr5）433930为了比较淬透性对齿轮渗碳热处理变形的影响，选用2种不同淬透性的20MnCr5钢（见表1）生产变速箱一挡齿轮各10只，预备热处理采用等温退火，切削加工后，在同一图1原材料淬透性曲线炉同一料筐中进行渗碳处理，然后测定其公法线长度和外不同炉次冶炼的同一牌号的钢材，其淬透性曲线在一齿跨棒距的变形情况，结果见表2。表22种20MnCr5钢齿轮变形情况mm

5、测量项目材料12345678910平均值1号0.0280.0300.0320.0320.0320.0250.0370.0350.0300.0380.032公法线长度变形量2号0.0430.0580.0520.0520.0430.0570.0500.0520.0430.0480.0501号0.0550.0600.0980.0600.0780.0800.0850.0600.0830.0900.075外齿跨棒距变形量2号0.0950.1200.1150.1150.0800.1100.0700.1000.0750.0750.096注：公法线长度每只齿轮测3点、外齿跨

6、棒距在相互垂直的方向测2点，然后取平均值。表中数据均为正值。从表2可以看出，同是20MnCr5钢，由于淬透性不同，2预备热处理齿轮公法线长度和外齿跨棒距变形量就不一样。所以，要齿坯预备热处理组织的均匀性和稳定性对齿轮最终热减小齿轮热处理变形波动，必须控制原材料淬透性带宽，使处理变形的影响很大，因为原始组织不同，其比容就不每批进厂钢材的淬透性尽可能接近。当然，具体的淬透性同［1］，在热处理过程中产生的尺寸变化也就不同，所以，必带宽范围要根据齿轮模数、零件尺寸、加工精度以及满足淬须引起足够的重视。常用预备热处理工艺有正火、等温退透性带宽要求的钢材价格等因素来确定

7、。火及锻造余热等温退火等。收稿日期：2002-05-24作者简介：潘一凡（1956-），男，江苏溧阳人，南京林业大学副教授，主要从事机械制造、材料热处理等方面的教学科研工作。862002年9月机械设计与制造工程第31卷第5期=============================================================2.1正火锻造余热等温退火是锻件在模锻成型、切边后冷至接正火作为我国传统的低碳合金钢齿坯预备热处理工近等温温度，然后进入等温炉进行等温转变，其转变过程也艺，虽然具有生产周期短、工艺简单、成本低等优点，但也存是在恒温下进

8、行的，所以组织性能均匀一致。在明显的不足。首先，由于