发布时间:2022-01-20
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齿轮常用的表面淬火方法有火焰淬火、感应淬火和接触电阻加热淬火等,此外还有先进的激光淬火等。利用表面加热淬火而得到表面硬化层后,齿轮的心部仍可以保持原来的显微组织和性能不变,从而达到提高疲劳强度和耐磨性并保持心部韧性的优良综合性能。并可以节省能源、减小齿轮淬火畸变。
1.表面淬火的分类
见表1。
2.表面淬火齿轮的一般技术要求
1)表面淬火齿轮的技术要求见表2。
2)齿轮表面淬火硬化层分布形式、强化效果及应用范围
a、齿根不淬硬
工艺方法:回转加热淬火法。
强化效果:齿面耐磨性提高;弯曲疲劳强度没有多大影响,许用弯曲应力低于该钢材调质后的水平。
b、齿根淬硬
工艺方法:回转加热淬火法。
强化效果:齿面耐磨性及齿根弯曲疲劳强度都得到提高;许用弯曲应力比调质状态提高30%~50%;可部分代替渗碳齿轮。
c、齿根淬硬
工艺方法:单齿连续加热淬火法。
强化效果:齿面耐磨性提高;弯曲疲劳强度受一定影响(一般硬化层结束于离齿根2~3mm处);许用弯曲应力低于该钢材调质后的水平。
d、齿根淬硬
工艺方法:沿齿沟连续加热淬火法。
强化效果:齿面耐磨性及齿根弯曲疲劳强度均提高;许用弯曲应力比调质状态提高30%~50%;可部分代替渗碳齿轮。
3)表面淬火齿轮的典型加工流程:坯料→锻坯正火(或退火)→机械粗加工→调质→机械半精加工(制坯)和制齿→表面淬火→低温回火→机械精加工→成品。
3.激光淬火
采用激光淬火齿面,其加热冷却速度很高,不需要外部淬火介质,具有工件变形小,工作环境洁净,处理后不需要磨齿等精加工工序的特点。
案例:20CrMnTi齿轮激光淬火
金相组织:激光淬火前其组织为调质得到的索氏体,淬火后其组织明显细化,表层为细针状马氏体,过渡区为细马氏体和索氏体。
硬度变化:激光淬火前为调质处理,硬度为HRC38-46。激光淬火后获得硬度为HRC61,硬化层深约0.6mm的硬化带,并获得较好的沿齿廓分布的“月牙形”的硬化带形状。
形变问题:激光淬火后齿轮无变形问题。
齿轮激光淬火与常规热处理对比优势
常规热处理硬化层的硬度分布从表面到内部有明显的硬度下降梯度,表面硬度最高,耐磨性最好。但随着零件正常工作时的相对运动,表面将逐层被磨去。其相对运动接触面的硬度值逐渐随之降低,磨损随之加剧,最终导致零件因磨损量过大而失效。
激光淬火所获得的硬化层深度方向的硬度分布几乎无变化梯度,这对于提高零件的耐磨损寿命具有特别重要的意义。大大提高了齿轮零件的耐磨性能和使用寿命。
文章来源于:热处理生态圈
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