回環傘齒輪夾雜碳材形變的探討剖析

回環傘齒輪夾雜碳材形變的探討剖析

  改進裝爐方式經過對螺旋傘齒輪結構與熱處理工藝的分析，認為由于熱傳導的不均勻性和組織轉變的不同時性，使螺旋傘齒輪經滲碳淬火后，會產生平面翹曲及內孔橢圓化變形，其中主要是平面翹曲。為了減少和控制熱處理變形，目前多采用壓床淬火。但我廠沒有淬火壓床，我們考慮通過改進裝爐方式來減少變形。即對編號為1～4的螺旋傘齒輪采取兩個螺旋傘齒輪背靠背，利用零件本身固有的螺孔，用三個螺栓對其緊固，掛放裝爐的工藝措施，進行滲碳后二次淬火，使兩個零件在滲碳淬火過程中相互抑制變形，具體方式見圖1。結果4件螺旋傘齒輪平面翹曲量均在0.60mm以上，見1所示。

　設計專用工裝由于以上4件螺旋傘齒輪的平面翹曲量均沒有達到技術要求，為此，我們進一步改進了工藝措施，設計了一套專用工裝[1]，對另外4件編號為5～8的螺旋傘齒輪進行熱處理。即滲碳前裝夾好工裝，由原來的3個螺栓緊固改為12個螺栓（GB5781-86，M16×60）同時對稱緊固，具體方式如圖2所示。

  20Cr2Ni4A鋼通常在滲碳后采用二次淬火，但再次加熱淬火，會引起更大的變形。所以決定采取滲碳后直接淬火[2]，即（930±10）℃滲碳，達到滲層層深要求后，爐冷至790℃油冷至室溫。經以上滲碳后直接淬火，硬度全部符合技術要求，熱處理后4件螺旋傘齒輪的平面翹曲量均≤0.2mm，滿足了該螺旋傘齒輪的技術要求。

　實驗結果分析

 （1）編號為1～4的螺旋傘齒輪我們試圖采取改進裝爐方式，一對齒輪背靠背，利用零件本身固有的3個螺孔將兩個齒輪緊固，通過兩齒輪相互抵抗和制約來減小變形，但因螺栓材料在930℃高溫下發生蠕變，使螺栓松動，沒有起到緊固作用；同時滲碳后二次淬火也會引起更大的變形；更主要的原因是C處厚度較薄[3]，淬火時組織轉變速度較快，先形成了淬火馬氏體，抑制了A處的組織應力，從而形成了平面翹曲。另外零件大平面由于背靠背阻礙了冷卻和加熱，而另外一面卻在正常加熱、冷卻，兩面間存在著的組織應力和熱應力的不同也是引起變形的重要原因。

�。�2）鑒于螺栓在高溫下透燒會發生蠕變導致松動，起不到緊固的作用，對編號為5～8的螺旋傘齒輪在工裝上設計了12個螺孔，由12個螺栓同時緊固。專用工裝在控制變形過程中不僅增加了螺栓周邊的壁厚，使螺栓在高溫下透燒蠕變的現象得到控制，而且12個螺栓同時緊固的效果明顯，即使螺栓在高溫發生輕微蠕變，也可以依靠工裝自重來減小變形。另外，專用工裝還可以減少C平面的冷卻速度，A面先轉變為馬氏體，然后C面才轉變，保證了A面的精度。

�。�3）從螺旋傘齒輪的結構可發現，引起螺旋傘齒輪變形的主要原因是熱應力和A、C兩面組織轉變的不同時性的組織應力綜合作用的結果。因此，通過調整熱處理工藝規范，將滲碳后的二次淬火改為直接淬火并適當降低淬火加熱溫度，也可以有效地控制螺旋傘齒輪的變形。

　結束通過試驗掌握了螺旋傘齒輪的變形規律，并從根本上找到了控制螺旋傘齒輪變形的措施。設計專用工裝、調整熱處理工藝規范控制變形，不僅操作簡單，熱處理后各力學性能指標和變形均能滿足圖紙技術要求，而且節約了大量校正工時，并避免了由于校正不當而造成的廢品，顯著提高了生產率，降低了成本，取得了明顯的經濟效益。

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