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2023
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常用齿轮的热处理畸变原因及处理对策
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(1)圆柱齿轮畸变
1)畸变原因。渗碳淬火圆柱齿轮由于花键、键槽的淬火变形，造成配合不好。这种变形是由于形状不一引起的质量差异所造成。
2)对策。设计成不易发生变形的形状，如设计均匀的幅板孔；开减重槽、孔等，主要是使冷却均匀进行。从设计上考虑，在形状方面不能开减重槽、孔时，可以通过试验，取得变形的定量数据，在机加工时，提前预留出变形量进行预修正。
渗碳后去除轮齿之外的表面渗碳层，然后再淬火，这也是一种防止变形的方法，对于大型齿轮特别有效。
(2)螺旋伞齿轮的淬火畸变
1)畸变危害。由于热处理畸变，与标准齿轮啮合时，造成接触点（接触印痕）移动很大，所以不能承受运转中的载荷，造成齿轮的早期损坏。
2)对策。一般情况下常常是由于材料的淬透性的不同，即材料成分的差异所造成的。因此，应严格控制材料成分的均匀性，使用淬透性带窄的材料，采取淬透性差值不大的材料。
(3)减小高频淬火齿轮畸变的方法
1)通用方法
①应根据齿轮选择材料、齿轮大小及所要求的硬化层深度，并考虑到利用其淬透性，通常多使用40、45碳钢。
②齿轮坯料的锻造应当充分，毛坯纤维无方向性、晶粒均匀、非金属夹杂物均匀且具有特定形状等。
③高频淬火前应进行预处理，如调质或正火，以适应高频快速加热和均匀奥氏体化的要求。
④应选定适当的硬化层深度和形状，特别是当硬化层深度超过一定的需要量时，就会成为变形的主要原因。一般情况下，当模数在6～12mm之间时采用如下硬化层深度：
齿面硬化层深度=(0.2～0.3)×m
齿根硬化层深度= (0. 16～0.28)×m
2)齿轮高频淬火特有的防止变形方法
①可根据齿轮形状、大小、材料、设备状况，选定合适的方法。淬火方法不同，淬火变形的倾向、变形量等也不同。
②从齿轮设计和加工方面防止淬火变形的方法
a．轮辐厚度要大于齿宽的1/3，大约位于齿宽中间的对称位置上。由于加热中间部位时，齿面上的热量往轮辐扩散，因此可将整个齿面预热到150℃左右。
b．轮毂的壁厚要与齿形太小相对应，以保证足够的强度。
c．一般要把齿轮啮合中心置于齿宽的中间，尽可能做成凹形齿，凹下量为0.1mm左右。
d．当齿形顶端发生膨胀与相啮合的齿轮根部发生硬性接触（干涉）时，就要通过研磨等方法修复齿顶。
(4)渗碳齿轮淬火畸变的对策
1)预热时缓慢加热。尤其对于大型齿轮更要注意这一点。
2)渗碳的前处理在粗加工后进行调质处理。如940℃加热，保温时间以30min/in计算，然后油冷；油冷后在700℃下进行球化处理，保温时间按60min/in计算。经过这种处理后，毛坯组织能达到预期的细化和均匀化，同时也可不必担心出现铁素体的带状组织和块状组织。
3)改进渗碳淬火工艺。为了避免快速加热，在相变点附近750℃×40min进行预热；降低渗碳温度至900℃和淬火温度810℃×30min进行油淬。
4)为了防止淬火时的花键孔变形，可将锥形轴衬装入花键孔内并进行加热。
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