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即齿轮两端回火炉面同时入油

文章出处:未知 人气:发表时间:2020-09-19 06:45

  爱问共享资料多用炉热处理工艺研究文档免费下载,数万用户每天上传大量资料,数量累计超一个亿,多用炉热处理工艺研究摘要:为了降低生产成本,对5T14M1主减速齿轮进行了剃齿工艺替代磨齿工艺的研究,经验证,该工艺方法可靠,在降低生产成本的同时能够满足使用要求。关键词:热处理变形剃齿磨齿1引言在采用前驱方式的轿车变速器中,差速器是广泛使用的一种传动装置,主减速器从动齿轮是差速器中的重要齿轮部件,它承担着大减速比及传递重载转矩的功能。(如图1)其制造精度较高。当前,国内外对该齿轮加工方法主要有剃齿及磨齿两种工艺路线,但由于材料及热处理原因,大部分厂商都采用磨齿工艺,即齿坯加工——滚齿——热处理——硬车内孔和端面——磨齿——成品,但该工艺因涉及磨齿,效率较低,而且将

  多用炉热处理工艺研究 摘要:为了降低生产成本,对5T14M1主减速齿轮进行了剃齿工艺替代磨齿工艺的研究,经验证,该工艺方法可靠,在降低生产成本的同时能够满足使用要求。 关键词:热处理变形 剃齿 磨齿 1 引言 在采用前驱方式的轿车变速器中,差速器是广泛使用的一种传动装置,主减速器从动齿轮是差速器中的重要齿轮部件,它承担着大减速比及传递重载转矩的功能。(如图1)其制造精度较高。当前,国内外对该齿轮加工方法主要有剃齿及磨齿两种工艺路线,但由于材料及热处理原因,大部分厂商都采用磨齿工艺,即齿坯加工——滚齿——热处理——硬车内孔和端面——磨齿——成品,但该工艺因涉及磨齿,效率较低,而且将齿轮表面硬的一层硬化层磨掉了,降低了齿轮寿命。因此,在可以保证精度的情况下,磨齿并非的工艺路线 问题分析 为了提高效率并有效降低成本,采用剃齿工艺,工艺路线为:齿坯加工——滚齿——热处理——硬车内孔和端面——成品,即在热处理后不对齿轮进行精加工,关键尺寸、齿轮精度都在热处理过程中保证,通过分析,该齿轮主要的制造难度在内孔和B端面的热处理畸变,以往的生产过程记录显示B端面的平面度在0.08-0.25mm之间,因齿轮内孔和端面是检验和安装基准,内孔和端面的超差直接安装后差速器异响的问题较突出。因此,控制内孔的热处理畸变及端面的平面度是剃齿工艺成功的关键。 该齿轮属于薄壁齿轮,形状复杂,内孔尺寸、外径尺寸较大,有效厚度相差较大,通过对齿轮热后变形数据的测量,热处理后,齿轮呈碗状翘曲变形,内孔呈椭圆变形,因此该种变形属于组织应力作用的结果,横截面相差越大,则端面畸变量越大。 热变形是一项非常复杂的系统工程,影响因素很多,为了理清头绪,对重大的影响因素进行了梳理,从原材料与预备热处理、热前齿轮精度、热处理工艺等方面进行了研究。 3 措施的提出与验证 为了研究主要的影响因素,设计如下试验

  方案: 1 材料: 20CrMoH(J9=30-36HRC)或日标SCM420 2 为了保证试验数据的真实有效,试样均为实际生产零件。 3 试样数量:每炉(320件)随机抽取20%的抽样。 4 抽样方式:随炉随机抽样。 试验方法 1 渗碳淬火工艺试验在爱协林VKES4/2型多用炉上进行;淬火油采用好富顿MT355牌号淬火油。 2 齿轮端面平面度测量工具使用专用检具(如右图所示),内孔检测使用内孔量仪。 3.1 原材料的影响 该种齿轮材料牌号为20CrMoH,为国内外主要的齿轮制造中端材料,考虑试验要求,使用了日本新日本制铁(NIPPON STEEL)SCM420(等同于20CrMoH)进行一炉次的试验,试验方案为垂直挂装,使用a工艺(下注),主要的检测结果如下表所示: 表1 不同钢厂材料对端面变形的影响 材料类型 不同端面平面度所占比例(%) ≤0.06 0.07-0.12 ≥0.12 石钢20CrMoH 71.2 15.8 13.0 Nippon Steel SCM420 93.6 3.3 3.1 图3 Nippon Steel齿轮精度 由上表可知,国产钢材与日标钢材在热处理性能方面存在较大的差距,日标钢材的热变形性能较好,合格率达到93.6%,使用日标钢材配合较为合理的热处理工艺,基本可以达到99%左右的端面变形合格率,同时可以保证较为良好的齿轮精度(齿形变形约0.015,齿形变形0.02,Fp约为0.08,Fr约0.075),但由于进口钢材价格昂贵,该方案难以实际进行。 3.2 预备热处理的影响 渗碳钢的预备热处理组织一般为均匀的等轴珠光体和铁素体,在正火过程中,由于保温不充分或冷却不当,其内部的组织偏析“带状组织”和“魏氏组织”不能完全消除,而这两种组织状态的存在会直接影响齿轮淬火后的变形,同时通过研究发现,铁素体

  和珠光体的等级也会对变形产生一定影响,但是较为轻微,总体规律是铁素体和珠光体级别越小,变形越小,级别越大变形加剧。 经过对热前零件的组织检测,并随炉抽检同批次零件热处理后的端面变形,对应测量数据统计的结果如表1所示。从表1可知,毛坯组织的优劣对该类零件热处理后的端面变形影响显著。目前我司对毛坯的技术要求为:珠光体和铁素体的级别小于3级,带状组织小于等于1级,硬度156-195HB,无其他异常组织,严格贯彻该技术要求能有效保证合格率。 表2 毛坯不同组织状态对变形的影响 带状组织 (级) 魏氏组织 (级) 不同端面平面度所占比例(%) ≤0.06 0.07-0.12 ≥0.12 3-4 0 36.5 25.1 38.4 2 0 59.3 17.9 22.8 0-1 0 81.1 12.3 6.6 0-1 3 53.4 22.1 24.5 3.3 热处理工艺的影响 通过使用不同的工艺参数验证对内孔和端面变形的影响,主要的工艺优化因素为加热温度和淬火油温。 (a)原工艺 (b) 新工艺 两种工艺对比,b工艺比a工艺在渗碳温度、渗碳时间、淬火油温上做了约10-30度的调整,两者的装炉方式均为垂直挂装,即齿轮两端面同时入油,以减少翘曲变形。具体试验结果如下表所示: 表3 不同工艺对端面和内孔变形的影响 工艺类型 不同端面平面度所占比例(%) 渗碳表面组织 心部组织 内孔畸变量 层深 ≤0.06 0.07-0.12 ≥0.12 A 71.2 15.8 13.0 高碳马氏体+碳化物+残奥 低碳马氏体+小量铁素体 0.03-0.04 0.68mm B 92.3 5.6 2.1 高碳马氏体+碳化物+残奥 低碳马氏体+小量铁素体 0

  .03-0.04 0.63mm 由此表可以看出,调整工艺以后,端面变形合格率提升近22%,同时内孔畸变也减少,而相关的热处理技术指标并没有发生太大的变化,的更改是渗碳时间延长25分钟,使热处理工作效率有所降低,但对于25分钟的加热时间所引起的成本变化基本可以忽略不计。 3.4 装炉方式的影响 对于主减齿轮的热处理装炉方式,主要有三种,种为水平摆放(图4),每个齿轮之间用一层装料板隔开,第二种为用装料杆穿挂(图5),垂直挂装,第三种为水平摆放,用三点支撑。试验方案采用B工艺,石钢20CrMoH材料。相关的试验结果如表4所示。 图4 水平摆放装炉方式 图5 垂直装挂装炉方式示意图 表4 不同装炉方式对变形的影响 装炉方式 不同端面平面度所占比例(%) 装炉量/件 内孔畸变量/mm 层深/mm ≤0.06 0.07-0.12 ≥0.12 水平摆放 72.1 17.8 10.1 280 0.02-0.04 0.61mm 垂直挂装 92.3 5.6 2.1 320 0.03-0.04 0.63mm 三点支撑 93.2 1.2 5.6 208 0.01-0.04 0.65mm 由上表可以看出,采用三点支撑方式变形小,但是离散度较大,同时装炉量在三种装炉方式中小,采用水平摆放的装炉方式端面变形度较大,但是内孔畸变量较小,装炉量处于三者之间,而采用垂直挂装的装炉方式则优势明显,不仅变形处于可控的水平,且装炉量较大,是当前应用的主流的一种装炉方式。 经过几轮试验,采用垂直挂装方式进行生产的齿轮基本可以达到理想效果,如下图表示的是珩齿以后的齿轮精度检测图,其中齿形变形约0.01,齿向变形0.02,齿距累积跳动与节圆跳动均达到要求。

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