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齒輪熱處理在加熱過程中的畸變?cè)蚺c控制措施

時(shí)間:2019-01-02 16:36:27    來源:齒輪傳動(dòng)    瀏覽:5101    

       通常把對(duì)工件的熱處理畸變的控制集中在“淬火畸變”上,其原因是認(rèn)為淬火冷卻在瞬時(shí)發(fā)生急劇的溫度降低和組織轉(zhuǎn)變,伴隨很大的體積膨脹和應(yīng)力產(chǎn)生;而加熱過程則緩慢得多,并且隨著溫度升高,金屬材料內(nèi)部各種應(yīng)力也隨之釋放。再加上加熱中的工件處于中間工序,其畸變也無法測(cè)量,因此對(duì)加熱過程的畸變知之甚少,容易忽略。

       事實(shí)上,在加熱過程中,不僅由于熱應(yīng)力引起畸變,而且,釋放內(nèi)應(yīng)力本身也會(huì)引起畸變。在要求獲得高精度齒輪產(chǎn)品的制作過程中,齒輪熱處理在加熱過程中的畸變也應(yīng)該引起重視。

       齒輪在切齒加工過程中,由于刀具對(duì)金屬擠壓產(chǎn)生塑性變形而發(fā)生加工硬化,并同時(shí)產(chǎn)生殘余應(yīng)力。通常認(rèn)為,加工后齒輪的去應(yīng)力退火,可以消除殘余應(yīng)力并因此也就消除了引起畸變的力學(xué)條件。但是,試驗(yàn)表明,在650℃的去應(yīng)力退火過程中,伴隨扭曲晶格的回復(fù)和內(nèi)應(yīng)力的釋放,結(jié)果是“消除了應(yīng)力,留下了畸變”。齒輪毛坯通常都采用正火處理,在加熱過程中,正火組織在向奧氏體轉(zhuǎn)變時(shí),由于鐵素體+珠光體與奧氏體組織的比容不同,因此,如果齒輪毛坯正火處理的原始組織不均勻,則在加熱過程中,會(huì)因其轉(zhuǎn)變的速度不同引起不均勻的體積變化,從而導(dǎo)致畸變。另外,齒輪在加熱中,由于受結(jié)構(gòu)形狀、裝夾、擺放及裝爐量等因素的影響,齒輪受熱是不均勻的,尤其在925~950℃的高溫滲碳溫度下,一些部位會(huì)主要受輻射加熱,而另一些部位則主要靠對(duì)流加熱,由于輻射加熱比對(duì)流加熱的升溫速度快得多,因此,就會(huì)在齒輪工件各部位之間形成較大的溫差而產(chǎn)生熱應(yīng)力。

       如何控制齒輪加熱過程中的畸變?

       一、齒輪毛坯等溫正火。齒輪毛坯在普通正火后組織和硬度的散差較大,采用等溫正火首先可以改善組織和硬度的均勻性,并同時(shí)還可減小由于加工應(yīng)力不均勻性引起的畸變。近年來,齒輪毛坯等溫正火的應(yīng)用對(duì)我國(guó)齒輪熱處理畸變的控制起到很好的作用。

       二、預(yù)熱、階梯升溫加熱。其目的一方面是讓工件的表里及各部位的溫度更均勻,同時(shí)減小與目標(biāo)溫度的溫差;最根本的是減小工件各部位的溫差。基于預(yù)熱的效果,美國(guó)關(guān)于《鋼的熱處理工藝》的軍用標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定:已完成最后加工零件,在加熱到740℃之前,應(yīng)在540℃或650℃預(yù)熱。

       三、去應(yīng)力退火后進(jìn)行滲碳等高溫?zé)崽幚怼O喈?dāng)于將原來直接在高溫下加熱的工件分成兩段加熱,第一段在遠(yuǎn)低于滲碳溫度下進(jìn)行,由于加熱溫度低,熱應(yīng)力小,同時(shí),加熱速度低,溫度梯度也小,這既有利于減小熱應(yīng)力,也有利于加工應(yīng)力釋放和扭曲晶格回復(fù)緩慢進(jìn)行;然后進(jìn)行滲碳等高溫?zé)崽幚怼R虼耍詈檬枪ぜ?yīng)力退火后隨即放入高溫滲碳爐,這樣才能得到最好的效果。在生產(chǎn)中,可采用現(xiàn)有的回火爐來進(jìn)行這一操作。

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