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防止硬齿面齿轮磨齿裂纹的工艺措施

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2021/3/10 10:59:41

防止硬齿面齿轮磨齿裂纹的工艺措施

1.热处理方面的工艺措施

对磨削裂纹越敏感的材料,在磨削中越容易形成裂纹,降低材料对磨削裂纹敏感的程度,就降低了磨削裂纹的发生机率。20CrMnTi和20Cr2Ni4A这二种材料对磨削裂纹是比较敏感的材料,而这种敏感性又因渗碳热处理工艺规范的不同而不同,因此可通过改变渗碳、淬火、回火工艺而加以适当的调控和降低。正因为如此采取以下措施:

  1. 降低渗碳件的淬火温度:用20CrMnTi加工的齿轮,在930℃中渗碳,渗碳后直接淬火,由淬火温度860℃降至830℃时,在不改变磨削条件的情况下,也可以消除较为严重的磨削裂纹。

  2. 表面碳浓度要适当,碳浓度应控制在0.7%~0.9%范围之内。碳浓度分布梯度要平缓,以保障良好的表面强度和应力分布。

    重载齿轮的碳含量应控制在下限,这样就有利于控制碳化物的大小和形状。碳含量控制在上*,会增强形成残余奥氏体的趋向,并有增加碳化物,表层氧化与降低齿根强度的趋向。据有关资料表明,美国对重载齿轮表面碳浓度已控制在0.65%左右。

  3. 回火越不充分,磨削裂纹敏感性就越高。因此,必须进行充分回火,以提高渗碳淬硬表面的塑性,使残余应力得以平衡或降低,改善表面应力的分布状况。从而降低出现磨削裂纹的机率。

  4. 控制残余奥氏的数量,防止齿轮在磨削时产生组织转变,而产生较大的组织应力,严格控制残余奥氏体在25%之内,对重要的齿轮应控制在20%以内。

  5. 主要控制碳化物的大小、数量、形态和分布,以获得弥散分布细颗粒碳化物,从而提高材料的断裂强度,减少脆性。

  6. 控制马氏体的级别,要获得隐晶状、细针状的马氏体,避免产生粗大针状马氏体,从而减少裂纹源,以提高材料的断裂强度。马氏体的级别3级

  7. 采取必要的工艺措施控制热处理的变形,以减小磨齿余量。

2.机加工方面的工艺措施

根据有关文献表明,砂轮与齿面接触区的平均温度一般为:500-800℃,磨粒磨削点的温度可达1000℃,且80%以上的热将传入齿轮。由于磨齿时产生的大量磨削热,使齿面磨削区域局部受到很大的热应力和热胀冷缩变形,磨削热得不到有效控制时,齿面就容易产生磨削裂纹和磨削烧伤,因此,机加工方面工艺措施的重点将放在如何减小和控制磨削热的方面。

  1. 降低粗滚齿时的齿面粗糙度,应控制在Ra3.2~Ra6.3。

  2. 严格控制粗滚齿时的公法线余量,不允许随意加大磨齿余量。

  3. 热处理后严格按照工艺要求的位置和允许的范围找正,以便尽可能减小热变形的误差。

  4. 在磨齿前必须采取硬齿面的滚切技术对齿面进行刮齿加工,使磨齿余量均匀,大限度减小磨齿余量,也就是大限度的减小磨削热。

  5. 合理选择、搭配切削用量,选择的原则为较高的砂轮转速,较快的冲程,适当的进给。

    德国推荐NILES-ZSTZ630C3(相当于国产Y7163A),当齿面的硬度在HRC58~62时:粗磨0.03~0.06;精磨0~0.01。

    据国外资料表明以及我公司的体会:对齿面粗磨阶段,是磨削裂纹形成的关键时刻,绝大部分磨削裂纹产生于这个阶段。在这一阶段,要特别加以注意。

  6. 选择砂轮是磨齿加工中一个重要的环节:砂轮选用是否恰当,对磨齿精度和效率有很大影响。对砂轮的硬度、粒度、组织选择的不当,就非常容易出现齿面烧伤和磨削裂纹。因此,应从以下几个方面加以选择:

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