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齿轮毛坯加热过程中畸变的起因分析及控制
- 2021-10-30-

  在齿轮加工过程中,由于刀具在金属挤压过程中的塑性变形,会产生加工硬化和残余应力。一般认为,应力消除退火可以消除加工齿轮的残余应力,从而消除导致变形的机械条件。然而,试验表明,在650℃的应力消除退火过程中,随着畸变晶格的恢复和内应力的释放,结果是“应力消除,畸变保留”。齿轮毛坯通常是正火的,在加热过程中,当正火组织转变为奥氏体时,由于铁素体+珠光体和奥氏体的比体积不同,如果毛坯的原始组织不均匀,则在加热过程中由于转变速度不同,会导致体积变化不均匀,导致变形。此外,在齿轮加热过程中,由于结构形状、夹紧、放置和炉内负载的影响,齿轮加热不均匀。特别是在925~950℃的高温渗碳温度下,部分零件将主要通过辐射加热,而另一些零件则主要通过对流加热。由于辐射加热的加热速度远快于对流加热,因此会在齿轮工件的各个部位形成较大的温差,产生热应力。

  如何控制齿轮加热过程中的变形?

  1、齿轮毛坯等温正火。

  毛坯齿轮经普通正火处理后,组织和硬度分散性较大。等温正火不仅可以提高组织和硬度的均匀性,而且可以减少加工应力不均匀引起的变形。近年来,我国毛坯齿轮等温正火技术的应用,对控制齿轮热处理变形起到了良好的作用。

  2、预热和分级加热。

  一方面,目的是使工件的表面、内部及各部分更加均匀,同时减小与目标温度的温差;根本的是要减少工件各部分的温差。国外相关标准规定,终端加工件应在540℃或650℃预热后再加热到740℃。

  3、渗碳等高温热处理应在消除应力退火后进行。

  相当于将在高温下直接加热的工件分成两段进行加热,头一段远低于渗碳温度,由于加热温度低、热应力低、加热速度慢、温度梯度小,不仅利于降低执行应力,而且利于缓慢的加工应力释放和畸变晶格恢复;然后进行渗碳等高温热处理。因此,较好在消除应力退火后立即将齿轮放入高温渗碳炉,以获得越佳成果。在生产中,现有的回火炉可用于此操作。