齿轮常用的表面淬火方法有火焰淬火、感应淬火和接触电阻加热淬火等,此外还有先进的激光淬火等。利用表面加热淬火而得到表面硬化层后,齿轮的心部仍可以保持原来的显微组织和性能不变,从而达到提高疲劳强度和耐磨性并保持心部韧性的优良综合性能。并可以节省能源、减小齿轮淬火畸变。
1.表面淬火的分类
见表1。
表1 表面淬火的分类
分类 |
工艺 |
|
粗分 |
细分 |
|
加热时所具有的供热方法 |
— |
感应淬火、火焰淬火、盐浴加热淬火、电解液淬火、接触电阻加热淬火、激光淬火、电子束淬火、离子束淬火、高频脉冲电流感应淬火、太阳能加热淬火等 |
能量密度 |
较低能量密度加热 |
感应淬火、火焰淬火、盐浴加热淬火、电解液淬火等 |
高能量密度加热 |
激光淬火、电子束淬火、离子束淬火、接触电阻加热淬火、太阳能加热淬火等 | |
能量来源 |
内热源加热 |
感应淬火、脉冲电流感应淬火等 |
外热源加热 |
火焰淬火、盐浴加热淬火、电解液淬火、接触电阻加热淬火、激光淬火、电子束淬火、离子束淬火、太阳能加热淬火等 |
2.表面淬火齿轮的一般技术要求
1)表面淬火齿轮的技术要求见表2。
表2 表面淬火齿轮的技术要求
项目 |
小齿轮 |
大齿轮 |
说明 |
硬化层深度/mm |
(0.2~0.4)m① |
有效硬化层深度,按标准GB/T 5617—2005规定 |
|
齿面硬度HRC |
50~55 |
45~50或300~400HW |
如果传动比为1∶1,则大小齿轮齿面硬度可以相等 |
表层组织 |
细针状马氏体 |
齿部不允许有铁素体 |
|
心部硬度HBW |
调质:碳钢265~280 合金钢270~300 |
对某些要求不高的齿轮可以采用正火作为预备热处理 |
①m为齿轮模数(mm)。
2)齿轮表面淬火硬化层分布形式、强化效果及应用范围
a、齿根不淬硬
工艺方法:回转加热淬火法。
强化效果:齿面耐磨性提高;弯曲疲劳强度没有多大影响,许用弯曲应力低于该钢材调质后的水平。
高频(包括 超音频)淬火 |
中频(2.5kHz、8kHz)淬火 |
火焰淬火 |
感应处理齿轮直径由设备功率决定;齿轮宽度10~100mm;m≤5mm |
处理齿轮直径由设备功率决定,齿轮宽度35~150mm;个别可达400mm;m≤10mm |
齿轮直径可达450mm;专用淬火机床;m≤6mm,个别情况可到m≤12mm |
注:m—齿轮模数(mm)。
b、齿根淬硬
工艺方法:回转加热淬火法。
强化效果:齿面耐磨性及齿根弯曲疲劳强度都得到提高;许用弯曲应力比调质状态提高30%~50%;可部分代替渗碳齿轮。
高频(包括 超音频)淬火 |
中频(2.5kHz、8kHz)淬火 |
火焰淬火 |
感应处理齿轮直径由设备功率决定;齿宽10~100mm;m≤5mm |
处理齿轮直径由设备功率决定,齿轮宽度35~150mm,个别可达400mm;m≤10mm |
齿轮直径可达450mm;m≤6mm,个别情况可到m≤10mm |
c、齿根淬硬
工艺方法:单齿连续加热淬火法。
强化效果:齿面耐磨性提高;弯曲疲劳强度受一定影响(一般硬化层结束于离齿根2~3mm处);许用弯曲应力低于该钢材调质后的水平。
高频(包括 超音频)淬火 |
中频(2.5kHz、8kHz)淬火 |
火焰淬火 |
齿轮直径不受限制,m≥5mm |
齿轮直径不受限制,m≥8mm |
齿轮直径不受限制,m≥6mm |
d、齿根淬硬
工艺方法:沿齿沟连续加热淬火法。
强化效果:齿面耐磨性及齿根弯曲疲劳强度均提高;许用弯曲应力比调质状态提高30%~50%;可部分代替渗碳齿轮。
高频(包括 超音频)淬火 |
中频(2.5kHz、8kHz)淬火 |
火焰淬火 |
齿轮直径不受限制,m≥5mm |
齿轮直径不受限制,m≥8mm |
齿轮直径不受限制,m≥10mm |
3)表面淬火齿轮的典型加工流程:坯料→锻坯正火(或退火)→机械粗加工→调质→机械半精加工(制坯)和制齿→表面淬火→低温回火→机械精加工→成品。
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