胡東輝

（杭州前進齒輪箱集團股份有限公司）

　　摘　要：對于大直徑薄壁型齒圈而言,熱處理滲碳淬硬后的變形是至關重要的質量控制指標。通過對熱處理滲碳前、后的齒輪公法線尺寸測量,大致掌握了該類型零件熱處理前后的公法線尺寸變化趨勢,解決了此類零件熱處理滾齒預留磨量的問題,并服務生產。
　　關鍵詞：齒輪公法線；尺寸測量；薄壁型；大直徑；變化規律；滲碳；齒圈；質量控制指標
　　因生產需要，熱處理廠逐漸引進了能處理大直徑齒圈的熱處理滲碳設備。由于此類零件大多屬于關鍵件，尺寸等要求比較嚴格，因而熱處理的滲碳淬硬過程中，對零件的尺寸的變化控制至關重要。與此同時，此類型零件往往層深較深，在零件形狀單薄條件下，非常容易造成零件變形嚴重。為服務生產，更好的解決在滲碳后零件尺寸要求，故對該類型零件滲碳后公法線變形進行工藝摸索。
　　1.熱處理的工藝以及零件的數據

　　采用4種不同直徑的齒圈零件，經過不同的滲碳淬硬工藝，對比熱處理前后齒輪的公法線變動，從而測出零件的大致尺寸變化。
　?。?）試驗工藝與設備

　　由于零件較大，采用φ2500mm×2000mm愛協林井式滲碳爐，平裝零件，墊平，除齒部外其余均勻涂防滲劑，并采用圖1所示的熱處理工藝。

圖1 熱處理工藝曲線

　?。?）數據分析

　　圖2～圖5為參與試驗的零件，表1為相應零件的具體數據和采用的工藝。對4種不同的零件，通過進行滲碳淬硬，測量熱處理后的公法線尺寸，對比熱處理前的公法線尺寸，具體數據如表2所示。

　　根據W熱后-W滾齒=熱處理后公法線的漲量計算出各齒圈的尺寸變化（見表3和圖6），可以發現對于此類型零件變形量基本都在0.5mm以上，甚至個別超過0.8mm。對于個別零件因壁更單薄，如齒圈4所示齒圈，公法線變動從0.46～0.72mm之間，使整個零件的公法線變化很大。

　　2.變形原因分析

　　零件雖然采用兩種熱處理工藝，但零件變形趨勢一致，均漲大了0.5～0.8mm。

　　零件經過熱處理后，產生熱應力和組織應力，并且熱應力和組織應力都會使淬火的工件形狀發生變化（形狀畸變）。在熱應力方面，零件雖然縮小，但同時，在冷卻過程中，零件發生組織轉變，即奧氏體向馬氏體轉變過程后，比容變大（馬氏體的比容比奧氏體大），從而使零件直徑尺寸增大。

　　在熱應力中，由于表層和心部冷卻速度不一致，形成溫差。表面驟冷時，體積縮小較小；當表面冷卻后，心部發生只冷卻，體積卻不能自由進行，從而使零件經熱脹冷縮后，體積增大。這種體積增大現象受冷卻速度、材料成分和熱處理工藝等影響，當冷卻速度增大，零件碳含量越高和合金成分越高時，體積變化越明顯。

　　另外，受到其他因素影響，局部受力不均，造成翹曲，在同一齒形成錐度，導致整個零件的平面發生翹曲。

　　3.結語

　　（1）熱處理的熱應力和組織應力無法避免，但是可以合理利用存在的變形，在冷加工滾齒時，適當減少磨量，彌補熱處理漲量。

　　（2）此類型零件的公法線漲量一般在0.5～0.8mm。

來源：《金屬加工(熱加工)》2015年19期