李崇崇　霍曉磊　陳獻成
（洛陽LYC軸承有限公司特大型軸承廠）

　　摘　要：分析了風電軸承齒圈表面淬火變形和裂紋的原因和防治方法。對淬火工藝改進，取得了良好的效果。

　　【關鍵詞】 風能軸承齒圈；熱應力；變形；裂紋；整形
　　風能軸承的Z大的特點是高壽命、高可靠性，特別是齒圈表面淬火是對風電軸承工藝的Z大挑戰。經過工藝人員的努力，攻克了齒面淬火的難關，保證了風電軸承的順利下線。同，齒圈表面淬火的問題也隨之而來，主要問題是齒圈表面淬火的變形和裂紋。

　　1.齒圈表面淬火變形

　　1.1齒圈表面淬火變形的原因分析

　　齒圈感應加熱表面淬火過程中，因溫度和金相組織發生改變，會產生熱應力和組織應力。齒輪在表面淬火后，其殘余應力如圖1。

圖1 齒輪表面淬火后的殘余應力

　　由于齒圈內徑受壓縮應力的作用，導致表面淬火后內徑收縮，引起齒圈變形，加之齒輪結構的特殊性，淬火后的變形傾向也是多種多樣的。

　　1.2齒圈表面淬火變形的危害

　　1.2.1齒圈表面淬火變形造成齒圈橢圓超差，造成下工序無法加工；或造成加工中滾道硬度偏低。

　　1.2.2齒圈表面淬火，可能會造成齒形、壓力角、齒厚和齒高等變形，Z終影響齒輪的嚙合，導致產品無法使用。

　　1.3齒圈表面淬火變形的防治

　　1.3.1齒圈表面淬火前，對齒圈進行整體加溫并保溫3個小時，消除前期加工中的切削應力，降低冷加工產生應力對表面淬火的影響。

　　1.3.2對已經變形的齒圈采用加熱整形法，通過加熱在組織內部產生新的熱應力，與組織內部的殘余應力進行作用，使其重新分布，從而引起齒圈外形尺寸改變，達到整形的目的。

　　2　齒圖表面淬火裂紋

　　2.1齒圈表面淬火裂紋的原因分析

　　2.1.1齒面感應淬火時，由于加熱不均，局部過熱造成硬化層深度不均，造成裂紋。

　　2.1.2在齒面淬火冷卻過程中，齒根和齒頂處截面尺寸相差較大，造成各截面尺寸不同部分的冷卻速度不一致，致使各部分馬氏體轉變溫度不同，產生很大熱應力，造成裂紋。

　　2.2齒圈表面淬火裂紋的常見形式及其防治

　　對齒圈表面淬火前，通過感應器對齒面進行預熱，溫度260～300℃，速度為正常淬火速度的2-4倍，可有效地消除齒輪內應力，從而避免裂紋的產生。

圖2 為齒圈表面淬火裂紋的主要形式

　　圖a，b為包齒淬火時，齒頂溫度過高，冷卻過于激烈造成裂紋；可通過改進工藝參數，控制加熱溫度，采用緩和冷卻介質，控制噴水時間，及時回火；

　　圖c為沿齒溝淬火時在出口處溫度偏高，冷卻速度加快造成裂紋；可通過改變感應器行程和消除端面銳邊避免裂紋；

　　圖d為沿齒溝淬火時，感應器溫度偏高，冷卻激烈造成裂紋；可通過改進感應器精度和改進靠模裝置，使上溫均勻避免裂紋；

　　圖e為Z常見裂紋情況，是沿齒溝連續淬火時齒頂處溫度偏高，冷卻過急造成裂紋；可通過縮小感應器形狀，增大偶合間隙，打磨倒角消除裂紋；

　　圖f為沿齒溝淬火時溫度過高，冷卻過急造成齒面龜裂。

　　3　結論

　　通過對風電軸承投產以來產生的淬火裂紋和變形的總結和分析，積累了充分的操作經驗，對公司風電軸承齒圈的淬火工作起到了極大的推動作用，保證了公司風電產品的質量和產量。

來源：《軸承技術》