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寧夏天地奔牛實業集團有限公司

　　齒輪聯軸器是煤礦用刮板輸送機設備中的關鍵零件，是輸送機傳動部中將動力從減速器傳遞到鏈輪的一個重要部件。齒輪聯軸器的作用一是傳遞扭矩；二是脫開時可進行分度，使主動軸與被動軸的傳遞產生相位角。為了改善齒的接觸條件，提高齒輪聯軸器的承載能力，增大兩軸的許用相對角位移，外齒采用鼓形齒。

　　鼓形齒輪聯軸器在高速、重載機械上得到廣泛應用，具有無軸向竄動、傳動平衡、沖擊振動和噪聲小的特點，但加工工藝過程比較復雜，原熱處理花鍵采用氮化處理，技術要求為氮化硬度550~650HV，滲層深度0.4~0.6mm，為了提高生產效率，降低生產成本，在保證產品質量的前提下，對齒輪聯軸器進行了感應加熱淬火處理。

　　1.試驗材料及方法

　　（1）試驗對象　選用圖1所示結構齒輪聯軸器，技術要求為齒部硬度46~53HRC，淬硬層深度＞1mm。

　　（2）試驗工藝　①試驗所使用的設備：此次試驗選用數控立式淬火機床，設備參數變壓器淬火移動速度1~10mm/s，工件旋轉速度0~100r/min無級變速，電源電壓3~380V，頻率50Hz，使用內花鍵感應器結構如圖2所示，外鼓形齒采用常規結構，即加熱圈與噴水圈分開。②內花鍵、外鼓形齒淬火工藝參數：感應器與工件之間間隙均勻，采用掃描淬火方法，加熱頻率7~10kHz，功率80~120kW。

圖2 內花鍵感應器結構

　　2．試驗結果與分析

　　（1）淬火后工件表面硬度　使用便攜式里氏硬度計，對工件隨機各抽測3個齒齒頂硬度，結果如圖3所示。

圖3 齒輪聯軸器淬火后齒頂表面硬度

　　從檢測結果來看，工件淬火后內花鍵、外鼓形齒硬度均符合技術要求，對內花鍵、外鼓形齒進行了裂紋檢測，未發現裂紋。

　　（2）變形情況　對感應淬火處理后齒輪聯軸器內花鍵、外鼓形齒進行變形檢測，內花鍵檢測方法為從上至下檢測3點，結果如圖4所示。外鼓形齒檢測方法為檢測齒中間部位，結果如圖5所示。

圖4 內花鍵淬火變形量

圖5 外鼓形齒淬火變形量

　　從檢測結果來看，內花鍵變形規律為內孔收縮，收縮量在0.25~0.35mm，且齒上端收縮量大，變形大的主要原因是內花鍵部位壁薄，為了使淬硬層深度達到技術要求，加熱時進行了預熱處理，所以變形較大，但整體較均勻，按照經驗在插齒前將變形量預留，感應加熱淬火后尺寸符合圖樣技術要求；外鼓形齒變行規律為脹大0.04~0.06mm，變形較小，符合圖樣技術要求。

　　（3）淬硬層深度的檢測　圖6為齒輪聯軸器感應淬火后采用4%硝酸酒精溶液進行浸蝕后宏觀圖片，左邊為外鼓形齒，右邊為內花鍵，對腐蝕黑色區域進行硬度檢測，其中齒頂采用洛氏硬度計檢測硬度，檢測距齒頂5mm處硬度為52.5HRC，檢測輪廓分界線靠近淬火區域部位硬度為40.9HRC，說明黑色部位為淬硬區域。對于外鼓形齒，整個齒部位基本淬透，對于內花鍵，因模數較大，齒部位未淬透。為了更加精確的測量齒根部位的有效硬化層深度，對齒根部位按照GB/T5617-2005鋼的感應淬火或火焰淬火后有效硬化層深度的測定方法進行檢測，結果如圖7所示。從圖7分析得出，齒根部位內花鍵有效硬化層深度為1.25mm，外鼓形齒有效硬化層深度為1.18mm，均滿足技術要求。

圖6 齒輪聯軸器感應加熱淬火后宏觀圖片

圖7 齒根部位顯微硬度趨勢

　　（4）金相組織的檢驗感應淬火組織按照JB/T9204-2008鋼件感應淬火金相檢驗標準方法進行檢驗，基體組織按GB/T13320-2007《鋼質模鍛件金相組織評級圖及評定方法》進行檢驗。金相組織如圖8、圖9所示。圖8淬火部位組織評定級別為5級，屬于細馬氏體，組織級別符合標準要求。圖9為回火索氏體組織級別為1級，是調質處理后的正常組織。

圖8 淬硬層部位金相組織

圖9 基體組織

　　3.結語

　　（1）對齒輪聯軸器采用感應加熱淬火工藝代替原氮化工藝方法可行，感應加熱淬火后硬度、有效硬化層深度、變形滿足圖樣技術要求，金相組織符合JB/T9204-2008鋼件感應淬火金相檢驗標準要求。

　　（2）與原氮化工藝相比，生產周期縮短60h，生產效率提高30%，每件生產成本降低300元。

來源：《金屬加工（熱加工）》2016年13期