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齒輪的感應硬化

發布時間:2020-8-7 9:48:59  來源:  作者:

1. 齒輪淬火方法

1.1 旋轉(全齒)硬化主要用火焰硬化來進行;對於不同的尺寸隻需要一套燒嘴(感應旋轉硬化需要較大的振蕩器功率和與齒輪尺寸相配的感應器)。它的費用低;在中等硬度範圍(HRC=45~56)內能可靠地掌握,超過這個硬度就增加了產生裂紋的危險;能沿齒輪整圈獲得較均勻的硬度。更重要的是,它適合小尺寸與中等尺寸齒輪。

1.2 逐齒雙齒廓硬化:對大齒輪比較經濟,在中等硬度範圍(HRC=45-56)內容易掌握。翹曲變形小,通常不需要磨齒。硬化區應當在齒根臨界截麵的上方處終止,但是在齧合起點處要有足夠的硬度。

1.3 逐齒齒槽硬化:大齒輪在中等硬度範圍內(HRC=45~52,有時到55)比較經濟。隻有在仔細準備和監控,並具有長期的經驗、合適的材料和最佳的硬化條件下,才能使硬化裂紋的危險性比較小。翹曲變形小,但是要比雙齒廓硬化大一些,常常在硬化開始的地方有周節誤差;有時要求齒輪磨削。逐齒齒槽硬化加熱時,當感應線圈稍作調整後同樣可以達到逐齒雙齒廓的感應效果。

1.4 滲碳硬化:從大批量到單件生產都可以應用。它的直徑受到爐子尺寸與磨床的限製。一直到最高的齒根強度和點蝕強度的範圍內,它都可以掌握。它可以可靠地避免硬化裂紋;但是,可靠的熱處理工藝比較費錢。滲碳後翹曲變形大,需要通過磨齒來保證精度。對於單件生產費用較昂貴。

1.5 氮化硬化:它是一種翹曲變形小的熱處理,這是因為,在由淡化溫度冷卻時,金相組織未發生相變;淡化後通常不需要磨齒。但是淡化的時間比較長,例如:31CrMoV9氣體淡化溫度為490°時,所需的時間大約為192h。而且,淡化後的金相組織要求比較嚴格。氮化費用相當昂貴。

綜合考慮,對於工程機械回轉減速機輸出齒輪,單件生產和DIN 9級精度等級要求,一般情況下,選用調質鋼進行雙齒廓感應硬化就能滿足齒輪的承載能力、使用壽命,同時又能減低成本。
 
2.調質鋼的材料

如果要求有足夠的表麵硬度,就要求含碳量為0.3%到0.45%(超過時就對產生裂紋敏感)。為了避免產生硬化裂紋,要求有較高的純度,帶狀雜質特別不利。為了獲得均勻的硬化結果,最好按照DIN50191的頂端淬火試驗法來驗收材料;裂紋敏感性用多次淬火試件試驗。

非合金鋼多數進行正火處理(切削性好,調質性能差)。由於要求高冷卻速度,所以產生裂紋的危險性大(由於有鐵素體成份,有硬度過低的危險)。具有調質組織的合金鋼比具有退火組織的(由於有鐵素體成份,有硬度過低的危險)更合適;產生裂紋的危險性隨著Ni含量的增多(最佳值為超過2%)而減少。鑄鋼首先要用燒嘴或感應器正火;以便了解硬化區的缺陷。小的缺陷部位可以磨掉,但不允許焊接。
 
3.逐齒硬化的工藝路線

逐齒硬化設備多數情況都是感應裝置(比較簡單可靠,能均勻地提供能量)。它比旋轉硬化較難掌握,因此,為了能在整個一圈取得恒定的硬化結果,要求具備下列特殊工藝路線:

① 準確配置與引導感應器(燃燒器)。
② 在齒狀硬化試件上進行預試驗(檢查硬化圖形與金相組織)。
③ 沿整個一圈有恒定的硬化條件與淬火條件(保持輪體的溫度恒定)。
④ 在硬化一圈後,在試件上重複硬化(檢驗與第2項同)。
⑤ 使輪齒兩端約1個模數寬處不予硬化(減少齒角折斷的危險)。
⑥ 硬化後在180~200°C左右可直接消除齒輪的應力,減少產生裂紋的危險性。
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