主动齿轮裂纹原因分析及改进措施- .pdf

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1、主动齿轮裂纹原因分析及改进措施哈尔滨汇隆汽车箱桥有限公司(黑龙江150088)金荣植某齿轮厂热处理车间生产的一批载重汽车后桥2．技术要求主动锥齿轮(以下简称主动齿轮)，经热处理渗主动齿轮渗碳淬火有效硬化层深度要求为1．70碳、淬火、回火、抛丸清理、卡簧槽中频退火及校～2．10mm；金相组织要求为碳化物1～5级，马氏直后，在检查过程中发现，部分主动齿轮卡簧槽圆体、残留奥氏体1～5级；表面与心部硬度要求分别角R0．25mm处及槽边出现裂纹，严重时出现开裂，为58～64HRC、30～40HRC，检验按QC／T262—最终成为废品。对此，工厂组织相关人员进行分1999汽

2、车渗碳齿轮金相检验标准规定执行。带析，查找原因，并提出改进措施，获得了较为满意状组织检验执行一汽A08M一10．1—2OO7((结构钢的效果。组织偏析评定第一部分：带状组织》标准，1～3一级合格。、齿轮材料及技术要求二、热处理设备与工艺1．齿轮及其材料产品为EQ—l53型“东风”牌载重汽车后桥主1．设备动锥齿轮(见图1)，齿轮模数为11．131，采用国主动齿轮渗碳、淬火和回火设备采用LS15型双产22CrMoH钢制造，材料化学成分要求执行GB／T排连续式气体渗碳自动生产线(以下简称连续式渗5216-2007(保证淬透性结构钢标准，材料淬透碳炉)。渗碳、淬火及回火

3、后的主动齿轮卡簧槽中性要求J15=36~42HRC。频退火设备采用KG—PS100型中频炉。誊邈／／2．工艺路线及工艺热处理工艺路线为70～80℃清洗一450～i500℃预处理一氮一甲醇渗碳(见图2，推料周期为＆墙＼40min)一70～80℃清洗一180℃×6h回火--,30min抛丸清理一卡簧槽中频退火处理一校直一交检。图1主动齿轮结构200℃以下时打开炉罩。降温过程也要缓慢，由于力学性能。表面先冷，而心部冷却较慢，表面收缩受拉应力，5．结语使变形难以控制，所以要合理控制降温速度。氮化工艺采用阶段升温，400C×lh+490℃×4．去应力回火工艺5h，可满足曲

4、轴技术要求，使变形降到最低程度，减雪佛莱曲轴去应力回火工艺为590℃x4h，炉少了因返工造成的经济损失。目前采用此工艺生产温冷却至400~C以下出炉空冷，能保证曲轴的综合的曲轴，合格率高达99％以上。MW(20120613)2‘‘8，2。?昝瑚倦罐参磊热舡ww~．metolworkinEI9SO．com’～⋯”一825~93090O～92Cl厂——一、＼~90-91086O～88Q厂—一—-_＼84O～850。＼鼬冷加热预渗碳渗碳扩散预冷O030N040O2O～030OO丙烷(m3／h)1ONl212N1414N16l6N182O～25氮气(m／I1)O2020

5、300甲醇(mL，mi图2主动齿轮渗碳工艺400x三、检验图4卡簧槽槽边金相组织1．宏观检查(3)带状组织检验该批次剩余主动齿轮热通过对主动齿轮卡簧槽裂纹进行宏观检查发处理前带状组织为2级，合格，如图5所示。现，裂纹起源于齿轮卡簧槽圆角R0．25mm处，并沿槽底33mm圆进行扩展。每个齿轮裂纹长度不等，有的齿轮裂纹0．25ram处扩展至35mmgl"圆卡簧槽槽边，如图3所示。24。100X图5带状组织裂纹R0254．硬度检测图3主动齿轮卡簧槽裂纹示意主动齿轮表面与心部硬度分别为63HRC、38HRC，检测结果完全符合产品技术要求。卡簧槽2．化学成分分析槽边硬度5

6、2—56HRC。裂纹主动齿轮化学成分检验结果如附表所示，5．现场检查符合技术要求。裂纹主动齿轮的化学成分(质量分数)(％)通过现场检查发现，在感应热处理后，部分元素CSiMnPSCrMo齿轮卡簧槽圆角R0．25mm处产生裂纹，并沿槽底实测0．24O．22O．850．0047O．Ol71．2OO．440．190．15O．55O．85OI35～～～≤0．030≤0．030～～33mm圆扩展，有部分齿轮卡簧槽槽边出现裂纹0-25O-350．901．250．45情况。主动齿轮在装夹、转序过程中，如果不小心3．金相分析磕碰齿轮卡簧槽槽边，个别齿轮出现卡簧槽槽边开(1)裂纹

7、两侧渗碳层检验检验齿轮卡簧槽圆裂“掉碴”情况。角R0．25ram处裂纹及槽边裂纹两侧的金相组织，未四、原因分析发现有渗碳层。因此，可以判断此裂纹是在热处理渗碳、淬火后产生的。1．热处理工艺的影响(2)金相组织检验采用线切割方法，从齿轮(1)渗碳工艺的影响经分析，主动齿轮卡卡簧槽圆角R0．25mm处裂纹及槽边裂纹附近各截取簧槽槽边厚度2．4mm，而齿轮渗碳层深度为1．70～一块试样，用于渗碳、淬火及回火状态下的金相检2．10ram。齿轮经渗碳、淬火及回火后，卡簧槽槽验。经金相检验，上述两处的碳化物均为4级，马边(两侧)已经全部渗碳并渗透，成为高碳淬火氏体及残留奥氏

8、体均为4级，如图4所示；