現代工業的發展對齒輪傳動精度的要求越來越高,既要求承載能力高,使用壽命長,安全可靠,同時還要求體積小、質量輕、傳動平穩噪聲低,而能達到以上各項要求的只有滲碳淬火并磨齒的齒輪。然而,熱處理變形卻一直是我國齒輪生產中.需要攻克的一道難關。這是由于影響滲碳熱處理變形的因素太多,包括材料的化學成分和淬透性、齒輪的幾何形狀、預先熱處理的組織、零件裝夾方式、淬火溫度和時間淬火介質、淬火方式等。
1、熱處理變形原因
淬火時,淬火應力越大,相變越不均勻;比容差越大,則淬火變形越嚴重。通過對齒輪滲碳淬火冷卻時各部位的冷卻速度、組織及硬度狀態比較分析,可以發現各部位冷卻速度的不同導致產生熱應力,由冷速不均勻所導致組織轉變的不同時性會造成組織應力。
2、影響齒輪熱處理變形的因素及控制方法
2.1齒輪設計
齒輪結構
齒輪的結構,例如形狀、尺寸等是影響熱處理變形的因素之一。動錐齒輪模型,其齒部厚度Lo與齒座厚度L的比例影響齒輪底面變形,當L≥Lo時,齒輪底面變形。要比L<L時小;內環與外徑的尺寸比例,有無螺紋孔都會影響齒輪的變形;此外由形狀、尺寸引起的不同部位的冷卻速率不同,所產生的熱應力不同,也會導致齒輪不規則的變形。
機械加工
齒輪的熱處理變形與機械加工相關,機械加工會產生加工應力,受切削工藝不當、刀具用鈍等因素的影響,會造成更復雜的應力狀態,這種應力在熱處理過程中得以釋放,由于齒輪在高溫下的強度較低,釋放的應力會導致齒輪的塑形變形。
此外,齒輪不同的切齒方式會在表層形成不同的應力狀態,導致其變形傾向也不盡相同,因此必須采用合理的加工工藝,降低加工應力。當通過一些手段措施將齒輪的變形波動控制
在一定范圍之內,可以對齒輪在熱前的尺寸進行調整,即預留加工余量以補償熱處理產生的變形量。