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如何應對大直徑薄壁型ABS齒圈滲碳變形的問題?

时间:2020-11-23     作者:浙江孚菱機械【原创】

  對于大直徑薄壁型ABS齒圈而言,熱處理滲碳淬硬后的變形是至關重要的。通過對熱處理滲碳前、后的齒輪公法線尺寸測量,大致掌握該類型零件的熱處理前后的公法線尺寸變化趨勢,解決此類零件熱處理滾齒預留磨量的問題,并服務生產。


ABS齒圈

ABS齒圈


  因生產需要,熱處理廠逐漸引進了能處理大直徑ABS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ABS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。


  (1)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


  圖1熱處理工藝曲線


  (2)數據分析


圖2~圖5為參與試驗的零件


  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。


圖2~圖5為參與試驗的零件


  根據W熱后-W滾齒=熱處理后公法線的漲量計算出各ABS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ABS齒圈4所示ABS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。


圖2~圖5為參與試驗的零件


  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;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。


 。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。


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