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      變速箱齒輪的熱處理工藝的設計

      作者:浙江三歡齒輪有限公司 瀏覽: 發表時間:2021-12-20 11:43:27

      變速箱齒輪的熱處理工藝的設計

      一,變速箱齒輪的材料選擇:

      1.選材原則:零件和材料的選擇應根據零件的使用性能要求、加工工藝性能和經濟成本要求:

      1)使用性能要求:使用性能是指零件在正常使用時材料應具備的性能,是保證零件安全、可靠、耐用的必要條件。在選擇材料時,首先要根據零件的工況和失效形式正確判斷所需的使用性能,然后根據主要的使用性能指標選擇合適的材料。

      變速箱齒輪位于汽車傳動部分,用于傳遞扭矩和動力以及調節速度。其工作條件、失效形式和所需的機械性能如下:

      通過綜合分析變速箱齒輪/的工作條件和失效形式,并根據零件的幾何尺寸和使用壽命要求,可以確定零件的主要力學性能。

      2)加工工藝性能要求:

      變速箱齒輪常用的加工路線有:

      下料→鍛造→正火→粗、半精切削→滲碳→淬火、低溫回火→拋丸→花鍵加工→端面磨削→磨齒→終檢。

      根據上述工藝要求,變速箱齒輪的工藝性能要求如下:

      3)選材時也要充分考慮經濟性:

      在保證使用性能的前提下,盡量選用價格低、貨源充足、加工方便、總成本低的材料。

      2.選材:根據以上使用性能、加工工藝、加工成本的綜合要求,基本可以認定為低C%合金結構鋼:即我們常用的合金滲碳鋼。目前國內汽車廠商常用的金屬材料來看,20CrMnTi多用于汽車變速箱齒輪。

      二.熱處理工藝的位置和熱處理工藝的選擇:

      熱處理是機械制造中的一個重要過程。變速箱齒輪熱處理工藝位置、熱處理工藝的正確選擇和安排對零件的質量和切削性能起著至關重要的作用。根據熱處理的目的和工藝位置的不同,熱處理分為初步熱處理和最終熱處理。

      1.初步熱處理的工序位置和熱處理工藝的選擇;

      為了消除鍛造變速箱齒輪坯料的內應力,細化晶粒尺寸,使顯微組織均勻化,改善可加工性,使顯微組織做好淬火準備,一般可采用退火或正火作為鍛造后和切削前的初步熱處理。由于變速箱齒輪尺寸小、厚度均勻,在正火和退火均可使用的前提下,為了提高工作效率,應采用正火作為初步熱處理。

      2.最終熱處理的工藝位置:

      最終熱處理包括各種淬火、回火、表面熱處理等。最終熱處理后,可以獲得所需的機械性能:由于零件硬度較高,除磨削外,不適合其他形式的切削,因此最終熱處理安排在半精加工后,磨削前。

      3.最終熱處理工藝方法的選擇:

      根據變速箱齒輪的工作條件和失效形式,對變速箱齒輪的技術要求如下:

      齒根σ b > 1000mpa,AK > 60J/cm2;

      牙齒表面硬度為58 ~ 64 HRC,核心硬度為30 ~ 42 HRC。

      根據上述技術條件,變速箱齒輪材料:20CrMnTi采用如下最終熱處理工藝:先滲碳,以增加表面含碳量,保持芯部低碳含量,保持芯部高強度和沖擊韌性;滲碳后,進行淬火和低溫回火,使齒輪齒的表面硬度達到高硬度的要求,而齒芯仍保持低硬度。

      三.熱處理工藝特性對齒輪質量和使用壽命的影響;

      正確分析和理解熱處理性能指標,對保證零件質量,滿足使用性能要求,延長零件使用壽命具有重要意義。主要熱處理工藝性能指標和要求如下:

      1.淬透性:

      淬透性的波動范圍直接影響齒輪的產品質量。如果淬透性太低,滲碳淬火后,齒輪中心的硬度低于技術條件規定的值,在疲勞試驗過程中齒輪的疲勞壽命降低。如果淬透性過高,滲碳淬火后內孔收縮量會過大,影響齒輪裝配。

      由于淬透性對齒心的硬度和變形有很大的影響,GB5216-85規定制造齒輪用的20CrMnTi的淬透性指數從水冷端起為30 ~ 42 HRC。

      2.變形和開裂趨勢:

      齒輪淬火時,由于加熱或冷卻速度過快,加熱或冷卻不均勻可能導致工件變形甚至開裂。因此,在設計齒輪時,應盡量避免尖角或厚度截面的突然變化。淬火時,盡量選擇冷卻速度較慢的專用淬火油進行淬火。通過上述方法可以減少變形和開裂傾向。

      3.硬化能力:

      是指在正常淬火條件下,以超過臨界冷卻速度的速度形成的硬化能力鋼的馬氏體組織所能達到的最高硬度。硬化能力主要取決于鋼中的碳含量。碳含量越高,淬火后硬度越高。變速箱齒輪滲碳可以使齒輪表面具有較高的含碳量,淬火可以使齒輪表面具有58 ~ 64 HRC的硬度,從而滿足齒輪表面高硬度、高耐磨性的特點,保證齒輪齒面具有足夠的使用壽命而不點蝕和磨損。

      還有其他影響熱處理性能的因素,如回火穩定性、過熱敏感性、回火脆性和鋼的尺寸穩定性等。只有妥善處理上述因素對熱處理的影響,才能保證變速箱齒輪的正常使用,進一步提高變速箱齒輪的質量和使用壽命。

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