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關于滲碳淬火齒輪畸變的探討

2020-09-08 23:36:33

滲碳淬火齒輪的應用較為廣泛,但齒輪在滲碳淬火中產生畸變也是一種普遍現象。引起齒輪熱處理畸變的原因是多方面的,如材質、齒輪幾何形狀、冷熱加工工藝等。針對這些原因,并結合生產實踐,提出了減小滲碳淬火齒輪畸變的一些措施。對于不可避免畸變的齒輪,可通過預留機加工余量的方法來補償齒輪的畸變。


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、重量輕,傳動平穩、噪聲低,這在近年來蓬勃發展的風能發電機齒輪箱上得到了體現。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,滲碳淬火畸變卻一直是我國齒輪生產中需要攻克的一道難關。滲碳淬火畸變不僅影響齒輪的精度,而且還對齒輪強度產生影響。通常,為了保持齒根的殘余應力,滲碳淬火齒輪只磨削有效齒面而不磨削齒根的過渡曲線部分。但由于熱處理產生不均勻畸變,一部分輪齒磨削后在有效齒面與齒根過渡曲線部分之間形成了“磨削臺階”。磨削臺階一方面使輪齒漸開線工作長度縮短、重疊系數下降、嚙合沖擊增大,影響傳動質量(振動、噪聲),另一方面由于臺階處圓角很小,應力集中可能十分嚴重,而且砂輪邊緣在磨削時產生的高溫可能使“臺階”處硬度降低、強度下降,所以帶“臺階”的齒輪在服役過程中往往會在臺階處首先產生疲勞裂紋,再逐漸擴展而造成輪齒折斷。因此,減小滲碳淬火畸變形就成為當今齒輪熱處理生產中亟待解決的技術難題。


1、熱處理應力與畸變


工件在加熱和冷卻時,一方面由于其內外不可避免地存在一定的溫差而引起比體積差,同時表面和心部的不同時相變也會造成比體積差,這是產生熱處理應力的根本原因。由于工件內外溫差所產生的內應力謂之熱應力,由工件內外組織轉變不同時而產生的內應力謂之組織應力。而工件熱處理后的殘余應力則是熱應力和組織應力綜合作用迭加的結果。由熱處理所造成的畸變一般可分為如下三種類型:體積變化、形狀對稱變化和扭曲。體積變化是指形狀不變,通常只是各部分的尺寸發生同樣伸縮的情況。形狀對稱變化是在不同的方向上,分別出現對稱性的尺寸變化;扭曲則是非對稱性的形狀變化。


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