由于汽車變速器齒輪有很多內(nèi)花鍵聯(lián)接，內(nèi)花鍵的Z終變形，直接影響到齒輪的精度等級(jí)及裝配。在所有變形中，主要的變形為熱處理變形。但是影響熱處理變形的因素很多，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、材料、鍛造、預(yù)熱處理、機(jī)械加工工藝、熱處理工藝。為了控制熱處理滲碳淬火變形，必須對各工序進(jìn)行全面的質(zhì)量控制，對不合格品進(jìn)行原因分析，并制訂對策。我們按工藝路線對各工序進(jìn)行分析，找出影響質(zhì)量的各種因素并針對性進(jìn)行控制。
產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的影響
舉例：某司生產(chǎn)變速器里面的一個(gè)內(nèi)花鍵齒輪，結(jié)構(gòu)簡圖如下：
更改前 更改后
在沒有和客戶溝通時(shí)，按照￠39尺寸加工，熱處理后花鍵有錐度，￠39這端花鍵大徑尺寸比另一端大徑尺寸小0.04mm。和客戶進(jìn)行了溝通，在不影響整體裝配質(zhì)量
的情況下，把￠39改為￠42，熱處理后，花鍵錐度基本消除。從這一改進(jìn)可以看出，在進(jìn)行產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的時(shí)候，除了考慮整個(gè)總裝配的質(zhì)量外，還必須兼顧單個(gè)
產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)平衡，這樣有利于熱處理變形的控制。
材料的因素
20CrMnTiH在
齒輪行業(yè)得到普通的使用，由于受到冶煉水平等影響，原材料質(zhì)量狀況不穩(wěn)定，同時(shí)進(jìn)貨渠道不同，質(zhì)量狀態(tài)也有一定的波動(dòng)，給變形控制帶來很大的
難度，從總體來說，原材料對變形的影響如下：
A、材料淬透性是影響熱處理變形的主要因素之一，淬透性帶寬較小，變形較小，反之則變形較大；
B、材料的冶煉質(zhì)量，鋼材通過真空脫氣處理后，材料純凈度高、雜質(zhì)含量少、晶粒度均勻，以氧化物為主的雜質(zhì)大量減小。鋼材晶粒度對變形有著明顯的影響，隨
著晶粒度尺寸增加，變形較大，因此要嚴(yán)格控制晶粒度的尺寸及混晶，晶粒度要求6‐8級(jí)，同時(shí)，隨著淬透性的增加，變形率增大，因而在
齒輪選擇材料時(shí)，只要淬
透性能滿足要求即可，盡可能的控制好淬透性帶，以利于變形規(guī)律的統(tǒng)計(jì)和摸索。
要控制好熱處理變形，我們必須對原材料進(jìn)行有效的監(jiān)控：
A、指定鋼材廠家，不能隨意更換；
B、不同批次的鋼材，要進(jìn)行試驗(yàn)，滿足要求才能使用，否則應(yīng)做相應(yīng)的調(diào)整；
C、偏析嚴(yán)重、帶狀組織嚴(yán)重、原始組織粗大、非等軸晶粒的鋼材不能使用；
鍛造及預(yù)熱處理的影響
鍛造可減少偏析，使組織均勻，帶狀組織減輕，因此有利于減少熱處理變形。但要注意鍛造工藝的合理性，應(yīng)使金屬纖維流線的形狀對稱，鍛坯充滿模腔，鍛造工藝
盡可能一致，否則停鍛溫度相差過大，也可能引起內(nèi)孔脹縮不一。
為了消除鍛造
應(yīng)力，均勻細(xì)化組織，保證硬度在要求范圍內(nèi)，鍛坯必須進(jìn)行等溫正火，等溫正火的質(zhì)量影響變形的均勻性，等溫正火工藝必須嚴(yán)格執(zhí)行，否則會(huì)使變
形增大，失去規(guī)律，難以控制。下圖為變形較大的
齒輪心部組織，組織極不均勻，呈方向性，使內(nèi)花鍵變形超差。
機(jī)械加工的影響因素
我司內(nèi)花鍵采用長沙立式拉床（L5710）進(jìn)行Z終加工：
A、精車工序要求比較高，端面跳動(dòng)必須保證在0.01mm以內(nèi)，內(nèi)孔尺寸￠28+0.016/0，內(nèi)孔及端面粗糙度必須保證Ra1.6。
B、拉刀設(shè)計(jì)時(shí)，齒升量、分屑槽、前角、拉屑齒數(shù)等完全按行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，拉刀材料和熱處理必須受控。通過試驗(yàn)證實(shí)熱后大徑收縮量為0.03‐0.04mm。所以制訂
拉刀是大徑加上了熱處理變形量0.04mm，
C、拉床胎具平行度0.005，與機(jī)床垂直度0.005。
D、拉屑速度1.5‐1.8m/min,拉屑?jí)毫?0‐13MPa
E、拉刀不能過度使用，這樣既損坯拉刀，又增加了加工
應(yīng)力，加大了熱處理變形。所以在拉內(nèi)花鍵過程中，必須對外觀進(jìn)行全檢，如果齒面沒有光潔度，或者有
拉傷現(xiàn)象，必須更換拉刀。通過對以上參數(shù)的固化，減少拉內(nèi)花鍵工序?qū)崽幚砗髢?nèi)花鍵變形的影響。
熱處理工藝的影響因素
齒輪熱處理滲碳淬火時(shí)，必然產(chǎn)生不同程度的變形，由于裝爐大，稍有不慎，會(huì)造成大批量不合格品，甚至全部報(bào)廢。通過經(jīng)驗(yàn)總結(jié)和仔細(xì)研究，采取有效措施，可
以大大減小變形，影響因素主要有：
A、裝爐方式：
產(chǎn)品用圓形料棒串起來，橫放在熱處理工裝上，如下圖：
1）產(chǎn)品與產(chǎn)品之間的間隙>0.1mm；
2）料棒與產(chǎn)品內(nèi)孔之間的間隙不能太大，也不能太小，0.5mm合適；
3）料棒平直，不能彎曲；
B、淬火溫度：
滲碳溫度與淬火溫度對內(nèi)花鍵變形有很大的影響，滲碳溫度與淬火溫度越高，花鍵內(nèi)孔的收縮量就越大，且淬火溫度的影響更明顯，淬火溫度越高，產(chǎn)生的組織
應(yīng)力越大，變形就越大，但淬火溫度不宜過低，否則會(huì)出現(xiàn)非馬氏體，對零件的性能產(chǎn)生一定的影響。
C、均溫時(shí)間：
滲碳溫度降到淬火溫度后，要有一定的均溫時(shí)間，否則不能保證零件淬火溫度的均勻一致性，這樣會(huì)引起花鍵內(nèi)孔變形不穩(wěn)，為了減少變形，應(yīng)在淬火溫度均溫1.5
小時(shí)。
D、淬火介質(zhì)：
淬火介質(zhì)的冷卻特性是影響
齒輪內(nèi)花鍵變形的重要因素，如果能合理的選擇淬火介質(zhì)，可以將內(nèi)花鍵變形控制在工藝范圍內(nèi)，通過不斷的調(diào)整和摸索，得到合理的熱
處理工藝，將內(nèi)花鍵變形減到Z小。
E、碳濃度：
滲碳
齒輪的表面碳濃度、滲層深度會(huì)對組織的膨脹系數(shù)產(chǎn)生影響，如果滲碳時(shí)不對爐內(nèi)碳勢及工藝過程進(jìn)行嚴(yán)格控制，每爐產(chǎn)品的表面碳濃度、滲層深度都不一致，
變形就沒有規(guī)律。
文中沒有列舉相關(guān)數(shù)據(jù)，主要考慮到數(shù)據(jù)沒有借鑒意義。因?yàn)闊崽幚碜冃问且粋€(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，而且還具有一定的特殊性，不同的產(chǎn)品，機(jī)加工藝不同，不同的熱
處理爐，熱處理工藝也會(huì)不同，但控制方法是相同的，只要掌握了正確的方向，根據(jù)實(shí)際情況，進(jìn)行數(shù)據(jù)收集，然后調(diào)整和改進(jìn)，總結(jié)出合理的工藝。
總之，要對
齒輪內(nèi)花鍵熱處理變形進(jìn)行有效的控制，必須做到：合理的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，合理的工藝，各工序都處于受控狀態(tài)，才能將內(nèi)花鍵熱處理變形降到Z小。
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