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發(fā)布時(shí)間：2021-01-07 09:54
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齒輪采用高頻淬火機(jī)進(jìn)行預(yù)處理工藝產(chǎn)生的影響
一般來(lái)說(shuō)，對(duì)于帶花鍵孔的齒輪采用高頻淬火機(jī)滲碳淬火后內(nèi)孔是收縮的。據(jù)文獻(xiàn)介紹，840℃淬火雖然花鍵內(nèi)孔趨于收縮，但變形的分散度明顯減小，而860℃淬火時(shí)內(nèi)孔變形大，穩(wěn)定分散度也大，因此還是采用840℃淬火為好，淬火過(guò)程對(duì)變形的影響更為顯著。.主要表現(xiàn)在以下方面：(1)鑄鐵是Fe一C一Si三元合金，其共析轉(zhuǎn)變發(fā)生在一個(gè)相當(dāng)寬的溫度范圍內(nèi)，在這個(gè)溫度范圍內(nèi)存在著鐵素體十奧氏體十石墨的穩(wěn)定平衡和鐵素體十奧氏體十滲碳體的準(zhǔn)穩(wěn)定平衡。..
工藝的影響：
a.齒坯正火對(duì)滲碳齒輪變形的影響
齒坯正火是滲碳齒輪的一個(gè)預(yù)處理工序，但卻是一個(gè)不可省略或忽視的關(guān)鍵工序。經(jīng)多鏑的生產(chǎn)實(shí)踐證明：齒坯正火質(zhì)量的好壞，不但影響齒輪冷加工性能，而且對(duì)齒輪采用高頻淬火機(jī)終熱處理的變形程度起著重要的作用。
正火溫度采用960℃，比滲碳溫高30℃，使齒還在滲碳前就消除鍛造熱應(yīng)力及組織缺陷，獲得組織一致且均勻的齒坯。低于滲碳溫度的正火往往不能消除鍛造后的應(yīng)力及組織缺陷。高于960℃的正火又容易出現(xiàn)魏氏體組織并使鐵素體呈網(wǎng)狀分布，造成組織不均勻，并且硬度值也高，變形量增大。采用960℃加熱、保溫2.5h 出爐后空冷的正火工藝，基本上消除了鍛造后的內(nèi)應(yīng)力和組織缺陷，以等軸狀的珠光體和鐵素體分布，金相組織為1、2級(jí)，硬度在165～190HB之間，切削性能良好，終熱處理后變形減少，變形規(guī)律也基本一致。所以正確選擇正火工藝并嚴(yán)格執(zhí)行對(duì)于減小變形是十分重要的。淺析采用淬火機(jī)對(duì)齒輪進(jìn)行表面淬火的工藝介紹中頻淬火機(jī)對(duì)齒輪進(jìn)行表面淬火主要是通過(guò)快速加熱與立即淬火冷卻相結(jié)合的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
b.滲碳淬火溫度對(duì)變形的影響
20CrNnTi鋼滲碳后采用適宜的淬火溫度對(duì)于減少熱處理的變形或使變形變得規(guī)律化是有很大作用的。經(jīng)過(guò)多次的試驗(yàn)，適宜的淬火溫度是830～840℃。如果淬火溫度偏高，則齒輪變形量增大，公法線長(zhǎng)度脹大量也隨著增大。
一般來(lái)說(shuō)，對(duì)于帶花鍵孔的齒輪采用高頻淬火機(jī)滲碳淬火后內(nèi)孔是收縮的。據(jù)文獻(xiàn)介紹，840℃淬火雖然花鍵內(nèi)孔趨于收縮，但變形的分散度明顯減小，而860℃淬火時(shí)內(nèi)孔變形大，穩(wěn)定分散度也大，因此還是采用840℃淬火為好，淬火過(guò)程對(duì)變形的影響更為顯著。如果淬火溫度偏高，則齒輪變形量增大，公法線長(zhǎng)度脹大量也隨著增大。
高頻熱處理設(shè)備淬火操作規(guī)程
一、必須經(jīng)培訓(xùn)或有經(jīng)驗(yàn)者方可操作高頻熱處理設(shè)備,并操作負(fù)責(zé)人,工作時(shí)不可讓非工作人員隨便調(diào)動(dòng)
二、檢查設(shè)備各部分接地線是否安全,淬火機(jī)床各項(xiàng)功能是否正常；
三、開啟水泵,檢查冷卻水出水是否通暢,避免用手觸及設(shè)備的冷卻水。
四、設(shè)備各部分冷卻系統(tǒng)正常,再給設(shè)備送電。
五、工作前必須檢查規(guī)定的防漏電保護(hù)裝置是否齊全和正常。
六、設(shè)備在工作過(guò)程中發(fā)生異常現(xiàn)象,應(yīng)首先切斷高壓,再分析排除故障。
七、檢查設(shè)備時(shí),應(yīng)預(yù)先聲明故障原因,然后再檢修。操作工不得獨(dú)自檢修。
八、工作結(jié)束后,首先斷電,設(shè)備斷電后，繼續(xù)供水15～20min,使設(shè)備得到充分冷卻。
九、環(huán)境需求
設(shè)備工作環(huán)境應(yīng)無(wú)粉塵，無(wú)導(dǎo)電粉塵，無(wú)腐蝕性氣體。
海拔高度≤2500
環(huán)境溫度2-40℃，相對(duì)濕度≤85％。
保證設(shè)備工作場(chǎng)合通風(fēng)良好，以保證設(shè)備的正常通風(fēng)冷卻。
十、設(shè)備安裝
1、把設(shè)備放置到方便使用和操作的位置，注意主機(jī)柜四個(gè)萬(wàn)向輪應(yīng)根據(jù)需要進(jìn)行防滑處理.變壓器柜應(yīng)保證下方通風(fēng)正常。
2、按照銘牌把準(zhǔn)備好的電源和水路連接完成。電路各接點(diǎn)接觸均良好，無(wú)松動(dòng)，無(wú)漏接。水路無(wú)漏水，無(wú)錯(cuò)接現(xiàn)象。
高頻淬火機(jī)的基本工作原理：
將工件放在用空心銅管繞成的感應(yīng)器內(nèi)，通入中頻或高頻交流電后，在工件表面形成同頻率的的感應(yīng)電流，將零件表面迅速加熱（幾秒鐘內(nèi)即可升溫800～1000度，心部仍接近室溫）后立即噴水冷卻（或浸油淬火)，使工件表面層淬硬更多使用淬火設(shè)備的案例和方案歡迎您的來(lái)到。a.淬火件含碳量過(guò)低 應(yīng)預(yù)先化驗(yàn)材料成分，保證淬火件的含碳量。中間部分退火（感應(yīng)加熱）：量柱中間部分采用超音頻淬火設(shè)備局部加熱到700-800℃，空冷（長(zhǎng)度≥75mm淬火后彎曲超差的中間局部退火以便矯直，淬火彎曲在允許范圍內(nèi)的可免除局部退火及矯直、穩(wěn)定化處理等工序）。
b.表面氧化，脫碳嚴(yán)重，淬火錢要清理零件表面的油污，斑跡和氧化皮。
c.加熱溫度太低或是加熱時(shí)間太短 正確調(diào)整電參數(shù)和感應(yīng)器與工件間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度，以提高加熱溫度和延長(zhǎng)保溫時(shí)間。可以返淬前應(yīng)進(jìn)行感應(yīng)加熱退火。
d.零件旋轉(zhuǎn)速度和零件（或感應(yīng)器）移動(dòng)速度不協(xié)調(diào)而形成軟帶， 調(diào)整零件轉(zhuǎn)速和零件（或感應(yīng)器）移動(dòng)速度。當(dāng)零件移動(dòng)速度1-24mm/min時(shí)，零件旋轉(zhuǎn)速n=60r/min即可避免淬火軟帶的形成。
e.感應(yīng)器高度不夠或感應(yīng)器中有氧化皮 適當(dāng)增加感應(yīng)器高度，經(jīng)常清理感應(yīng)器。
齒輪淬火變形的分析和對(duì)策
7T火車后橋錐齒輪是汽車傳遞動(dòng)力和改變速度的重要零件，工件材料為22CrMOH鋼。生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)，齒輪熱處理后部分工件出現(xiàn)貫穿性裂紋，另外一些齒輪發(fā)現(xiàn)起邊超差缺陷，造成不少齒輪失效報(bào)廢。
錐齒輪要求滲碳層深度為1.7-2.1mm,碳化物為1-5級(jí)，馬氏體和殘留奧氏體為1-5級(jí)，表面硬度為60-64HRC，芯部硬度為35-40HRC。檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)齒輪花鍵根部應(yīng)力集中部位是裂紋源處，裂紋沿軸向擴(kuò)展貫穿軸頸本體，部分主動(dòng)齒輪裂紋嚴(yán)重貫穿齒根與齒頂處，開裂特征明顯。金相組織檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，主動(dòng)齒輪帶狀組織中鐵素體帶處是裂紋源頭，裂紋擴(kuò)展并與帶狀組織平行。部分裂紋呈鋸齒狀形貌，同事出現(xiàn)嚴(yán)重的次生裂紋，部分裂紋呈碎裂狀形貌。淬火加熱和冷卻，尤其是冷卻過(guò)程中產(chǎn)生的熱應(yīng)力和組織應(yīng)力都會(huì)使淬火工件的形狀和尺寸發(fā)生變化，形成畸變。
分析認(rèn)為，從動(dòng)齒輪畸變超差失效是因工件組織均勻性差，帶狀組織嚴(yán)重引起的，工件在熱處理中各個(gè)部位膨脹系數(shù)以及相變比體積變化差異大，引起較大的組織應(yīng)力，造成工件畸變過(guò)大超差而失效。主動(dòng)齒輪出現(xiàn)軸向裂紋系因帶狀組織嚴(yán)重超差造成的。由于帶狀組織嚴(yán)重，相鄰部位顯微組織不同，差異很大，在外力作用下，性能薄弱處和強(qiáng)弱帶間適應(yīng)力集中處，該處力學(xué)性能低而各向異性明顯，并且處于高應(yīng)力作用，其橫向強(qiáng)度比縱向斷裂強(qiáng)度明顯低下，在熱處理中產(chǎn)生的組織應(yīng)力和熱應(yīng)力作用下，主動(dòng)齒輪在應(yīng)力集中薄弱區(qū)域萌生裂紋并擴(kuò)展快裂。如何對(duì)高頻淬火設(shè)備進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)我們?cè)谑褂弥性撊绾螌?duì)高頻淬火設(shè)備進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)呢。
根據(jù)以上分析，提出工藝改進(jìn)措施如下：
（1）生產(chǎn)中從首工序嚴(yán)吧材料檢驗(yàn)質(zhì)量關(guān)口，要求帶狀組織≤3級(jí)，其他各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)，性能指標(biāo)合格，不允許不合格材料混入生產(chǎn)流程。
（2）齒輪鍛件毛坯件應(yīng)進(jìn)行金相檢驗(yàn)，帶狀組織≤3級(jí)的合格坯件可進(jìn)入加工程序，防止不合格鍛件進(jìn)入再加工工序。
（3）建議鋼廠個(gè)鍛造廠采用新技術(shù)工藝，提高鋼材和鍛件毛坯組織性能質(zhì)量，為減少和消除齒輪組織缺陷和畸變裂紋缺陷失效奠定基礎(chǔ)。
