齿轮箱内齿圈热处理变形的控制方法

赵先生

齿轮箱内齿圈热处理变形的控制方法
【摘　要】：介绍一种控制齿轮箱内齿圈热处理变形的最新方法，提出“应力平衡法”的应用，该法有效控制了齿轮箱内齿圈热处理变形问题；经大批量生产证明是目前最佳的方法之一。
【关键词】：齿轮箱内齿圈；应力平衡法；控制变形。
0　引言：
在常规的渗碳、碳氮共渗、压力定型淬火、内齿感应淬火、氮化处理、软氮化处理、激光淬火等工艺及工艺改进中，人们投入大量成本的同时仍对存在的变形问题及质量的稳定性问题不能很好地解决。由于热处理的变形而严重影响产品质量和生产进度；对此，我们经过多年的实践采用一套全新的处理方法――“应力平衡法”；很好地解决了这一课题。
1、        材料选择的原则：
材料选择是基本的要求，由于普通要求的渗碳钢存在末端淬透性不稳定、热处理后变形大、啮合不好、噪音高、钢的纯洁度差、使用寿命低等问题，已不能满足国内汽车发展的需要。最好选用窄淬透性的齿轮钢，这类钢采用合理的冶炼和加工工艺，利用电炉无渣出钢技术、精炼技术、化学成分精确控制技术和低合金钢的微合金化技术、保护浇注、严格控制轧制工艺等； 这类齿轮钢的晶粒度细小、带状组织均匀、末端淬透性窄及钢纯净度高，是一种适合国内资源且相对制造成本较低的高质量齿轮钢。
2、运用“应力平衡法”系统优化热加工工艺技术参数及要求：
2.1锻造：
2.1.1锻件金相组织按GB/T13320《钢质锻模件金相组织评级图及评定方法》二组评级图应达1～3级。
2.1.2金相组织的控制要求：
2.1.2.1　带状组织≤2级；
2.1.2.2　不得有魏氏体组织；
2.1.2.3　不得有网状铁索体组织；
2.1.2.4 晶粒度均匀，严禁有明显的混晶组织。
2.1.3　锻造比≥3。
2.2　正火后的零件：金相组织按《GB/T13298　金属显微组织检验方法》标准严格控制。
2.3最终热处理
2.3.1在实际生产中特别要考虑热处理变形的影响因素：
2.3.1.1材料的冶金因素；
2.3.1.2胚件热处理及组织结构；
2.3.1.3碳氮共渗工艺参数及工艺装置；
2.3.1.4淬火时的冷却行为；
2.3.1.5碳氮共渗用夹具的结构。
2.3.2碳氮共渗：
2.3.2.1夹具的设计，根据齿圈的结构合理设计，确保零件变形最小。
2.3.2.2工艺参数的确定：
1）渗剂：原则上采用较低温度能分解的复合型渗剂；如： CNF（近年研制的C.N势可控渗剂）等。
2）温度：碳氮共渗温度一般控制在850－870℃，并保证炉温及炉内气氛的均匀性；控制淬火温度在合理范围内。
3）渗层：最好控制在≤1.00mm并保证渗层的均匀性。
4）冷却：原则上用油作冷却剂，合理控制油温并保证冷却的均匀性。
5）炉膛清洁：常被人们忽视的环节，但又是很关鍵的环节。
3、用“应力平衡法”［见工艺文件（略）］进行高精度误差修正，这是控制变形最关键的工步。
4、采用“应力平衡法”加工的齿轮箱内齿圈热处理合格率≥99%；成本明显低于其它处理方法。
5、结束语
5.1多年的生产证明，“应力平衡法”是控制齿轮箱内齿圈热处理变形的最有效方法。
5.2充分发挥科研、工艺技术人员的主观能动性，有创新性及有针对性地制定具体的科学的技术参数。
5.3影响变形的最大因素是热处理工艺参数的制定。
5.4虽然热处理变形很难控制，但是，只要我们找准变形的主要因素并采取有效措施，变形是完全可以控制的。
5.5采用“应力平衡法”提高合格率，降低了成本，提高了质量水平。