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江门热处理介绍变速箱齿轮的热处理工艺的设计

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时间:2022/4/26 11:03:08

变速箱是汽车的主要构成部分,并且是汽车的重要受力单元。重型汽车因为载重大、路况差,因此变速箱就会受到频繁冲击,鉴于此,重型汽车变速箱齿轮应该具备高强度、高耐磨性、高抗疲劳强度、高冲击韧性等机械性能,而这就需要严格控制热处理环节。

江门热处理介绍变速箱齿轮的热处理工艺的设计

一,变速箱齿轮的材料选择:

1、选材的原则:零件材料的选择应根据零件的使用性能要求及加工工艺性能、经济成本要求进行选择:

1)、使用性能要求:使用性能是指零件在正常使用状态下,材料应具备的性能,是保证零件工作ān quán可靠、经久耐用的必要条件。零件在选材时,首先要根据零件的工作条件和失效形式,正确判断所要求的使用性能,再根据主要的使用性能指标来选择合适的材料。

通过对变速箱齿轮的工作条件、失效形式的分析,并根据零件的几何尺寸、使用寿命要求,就能确定出零件应具有的主要力学性能指标。

2)、加工工艺性能要求:

变速箱齿轮常用的加工工艺路线为:

下料→锻造→正火→粗、半精切削加工→渗碳→淬火、低温回火→喷丸处理→加工花键→磨端面→磨齿→Z终检验

根据以上工艺要求,变速箱齿轮的工艺性能要求如下:

3)、选材时还应充分考虑经济性:

在保证使用性能的前提下,应尽可能选用价格低、货源足、加工方便、总成本低的材料。


2、材料的选择:根据以上使用性能和加工工艺、加工成本的综合要求,可基本确定为低C%合金结构钢:即我们常用的合金渗碳钢。从目前我国汽车制造厂常用的金属材料来看,汽车变速箱齿轮多采用20CrMnTi。


二、热处理工序位置及热处理工艺选择:

热处理是机械制造过程中的重要工序。变速箱齿轮的热处理工序位置及热处理工艺选择、安排是否得当,对于零件的质量及切削加工性能起着至关重要的作用。根据热处理的目的及工序位置不同,热处理分为预备热处理和Z终热处理。


1.预备热处理的工序位置及热处理工艺选择:

为经过锻造的变速箱齿轮毛坯的内应力、细化晶粒、均匀组织,并改善切削加工性能,为淬火作好组织准备,一般在锻造之后、切削加工之前,可采用退火或正火作为预备热处理。由于变速箱齿轮尺寸较小,且厚度较均匀,在正火、退火均可使用的前提下,为提高工作效率,宜选用正火作为预备热处理。


2.Z终热处理的工序位置:

Z终热处理包括各种淬火、回火、表面热处理等。零件Z终热处理之后,即可获得所需的力学性能:因零件硬度较高,除磨削加工之外不宜进行其他形式的切削加工,故Z终热处理均安排在半精加工之后,磨削加工之前。


3.Z终热处理工艺方法选择:

根据变速箱齿轮的工作条件及失效形式,对变速箱齿轮的技术条件要求如下:

齿轮根部σb>1000Mpa,ak>60J/cm2;

齿面硬度58~64HRC,心部硬度30~42HRC。


根据以上技术条件,变速箱齿轮材料:20CrMnTi采用的Z终热处理工艺为:先渗碳,使表面碳含量增加,心部仍维持低的含碳量,保持心部较高的强度和冲击韧性;渗碳之后进行淬火和低温回火,使轮齿表面硬度达到高硬度要求,心部仍维持较低的硬度。


三、热处理工艺特性对齿轮质量和寿命的影响:

正确分析和理解热处理性能指标,对保证零件的质量,满足使用性能的要求,延长零件的使用寿命,具有重大意义。主要的热处理工艺性能指标及要求如下:


1、淬透性:

淬透性的波动范围直接影响到齿轮的产品质量。淬透性过低,则制成的齿轮渗碳淬火后,心部硬度低于技术条件规定的数值,疲劳试验时,齿轮的疲劳寿命降低;若淬透性过高,则齿轮渗碳淬火后,内孔收缩量过大而影响齿轮装配。

由于淬透性对轮齿心部的硬度和畸变有重大影响,GB5216-85规定:用于制造齿轮的20CrMnTi的淬透性指标为:距水冷端9咖处的硬度为30~42HRC。


2、变形开裂倾向:

齿轮在淬火时因加热或冷却速度太快,加热或冷却不均匀都可能造成工件变形甚至开裂。因此,设计齿轮时,在结构上应尽量避免尖角或厚薄断面的突然变化;淬火时,尽量选择冷却速度较慢的专用淬火油进行淬火。通过以上手段来减少变形开裂倾向。


3、淬硬性:

淬硬性指钢在正常淬火条件下,以超过临界冷却速度所形成的马氏体组织能够达到的Z高硬度。淬硬性主要取决于钢中的含碳量。含碳量越高,淬火后硬度越高。变速箱齿轮通过渗碳使齿轮表面达到高含碳量,淬火后使齿轮表面达到:齿面硬度58~64HRC,才能满足齿轮表面高硬度、高耐磨的特性,保证齿轮齿面有足够的使用寿命,不发生齿面点蚀和磨损。


影响热处理性能的因素还有钢的回火稳定性、过热敏感性、回火脆性和尺寸稳定性等,只有正确处理以上各种因素对热处理的影响,才能保证变速箱齿轮的正常使用,进一步提高变速箱齿轮的质量和寿命。     http://www.hongchengzs.com/

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