0219-245438068

我们只用绿色的食品原料

亚搏手机在线登录入口零食加工厂,只为您的健康着想

浅谈硬齿面重载齿轮齿根在加工制造中的注意事项

2021-11-22 00:32上一篇:修建工程行业常用名词,工程人必备 |下一篇:没有了

本文摘要:浅谈硬齿面重载齿轮齿根在加工制造中的注意事项 这是齿轮传动推送的第1331篇文章 在大大都应用场所,齿根是齿轮最重要的部位,这是因为齿轮最大的残余应力和外部应力都集中在这个部位,于是齿轮的疲劳粉碎和变形主要也产生在齿根部位。本文对硬齿面重载齿轮的齿根部位的重要性举行了全面的研究和阐发,进一步说明晰提高齿轮弯曲疲劳强度的底子途径是:①如何提高齿根的强度(硬度)②改善齿根的应力状态。围绕底子途径这一主题,全面的先容了有关方面在实施中的注意事项。

亚搏手机在线登录入口app下载

浅谈硬齿面重载齿轮齿根在加工制造中的注意事项 这是齿轮传动推送的第1331篇文章 在大大都应用场所,齿根是齿轮最重要的部位,这是因为齿轮最大的残余应力和外部应力都集中在这个部位,于是齿轮的疲劳粉碎和变形主要也产生在齿根部位。本文对硬齿面重载齿轮的齿根部位的重要性举行了全面的研究和阐发,进一步说明晰提高齿轮弯曲疲劳强度的底子途径是:①如何提高齿根的强度(硬度)②改善齿根的应力状态。围绕底子途径这一主题,全面的先容了有关方面在实施中的注意事项。〡作者:杨钟胜 〡单元:福建辉达机械有限公司 由于硬齿面重载齿轮工艺庞大,涉及的技能问题多,制造难度大,齿轮的加工程度在某种水平上反应了一个国度的机械制造工业的整体程度。

因此,对齿轮加工方面的研究是海内外机械制造行业配合存眷和研究的热点。笔者持久从事海内、外硬齿面重载齿轮的研究和制造,针对齿轮齿根部位的强度(硬度)对齿轮的承载能力和抗疲劳长命命方面有很大的影响,并联合海内、外齿轮行业的最新概念和理念,对齿轮齿根部位经举行了系统的研究,现将研究的全历程和提高齿根外貌强度的工艺办法及加工制造中的注意事项撰写成文,以供同行在事情中参考,不走我们曾经走过的弯路,以求共进。齿轮的受力状态和齿根的应力状态浅析 ✦齿轮的受力状态 重载硬齿面齿轮在事情时,一方面齿根部位蒙受弯曲应力,同时在齿面部位还要蒙受滚动和滑动的打仗应力。

节圆处属于纯滚动,节圆以上和以下都存在着滑动,在接近齿根的最低点,齿面受到最大的滑动摩擦。所以对齿轮来说,除了打仗疲劳强度以外,还要求足够的抗磨损机能。在轮齿根部还受到脉动或交变弯曲应力的感化。

齿面和齿根所受的应力主要有以下三种:①摩擦力 ②打仗应力 ③弯曲应力。✦齿根的应力状态 展开全文 A、齿根外貌的残余压应力状态 (1)齿根外貌残余压应力的形成 渗碳淬火后的齿轮通过适当的渗碳层深度,可在齿根外貌发生必然的残余压应力。但仅靠适当的渗碳层深度发生的必然残余压应力是远远不能满意工况的使用要求,还必需对齿根外貌举行强化喷丸,借助高速运动的弹丸打击齿根外貌,使其产生弹性、塑性变形,从而发生更高残余压应力。强化喷丸在齿根形成残余压应力相当质料抗拉强度极限的55%~65%而齿根外貌恰恰是容易萌生裂纹的部位。

对于渗碳淬火后经强化喷丸的齿根外貌形成的残余压应力可达-800~-1200Mpa,可显著提高齿轮的弯曲疲劳强度和使用寿命。(2)齿根外貌残余压应力的感化 ①当齿根存在微细裂纹时,残余压应力可抑制裂纹的扩展。②当残余压应力层深约为裂纹深度5倍时,即可消除裂纹的影响。③残余压应力对齿轮弯曲疲劳强度影响很大,齿面的残余压应力可降低弯曲拉应力的峰值,由于残余压应力的迭加而降低了外貌感化的拉应力。

因此,残余压应力对弯曲疲劳影响很大,对提高弯曲疲劳强度及使用寿命是十分有利的。B、齿根外貌的拉应力状态 (1) 弯曲疲劳的受力 轮齿蒙受载荷如同悬臂梁,轮齿在载荷的感化下,齿根受弯曲应力,最大的拉应力在齿根外貌。齿轮的弯曲疲劳断裂是齿根外貌受到最大重复周期变化的拉应力引起,所以齿根部位对拉应力出格敏感。

(2)齿根外貌拉应力的形成 ①渗碳淬火后齿轮齿根外貌的脱碳将严重影响弯曲疲劳强度,碳身分的变化将改变外貌马氏体的转变,并在外貌形成更大的拉应力,而这对弯曲疲劳是很有害的。②磨齿中,由于对齿根圆齿槽部位举行磨削,导致丧失有利的残余压应力,而使其酿成有害的拉应力。③磨齿中,由于种种原因激发的齿面烧伤,也是造成发生拉应力的原因之一。

(3)齿根外貌拉应力的危害 ①加剧齿根部位的应力集中。②大大晋升齿根部位诱发微细裂纹的机缘。③迅速加剧齿根部位已有微细裂纹的延伸与扩展,为掉齿、断齿埋下祸端。

因此,拉应力对弯曲疲劳影响很大,是十分有害的。提高齿轮弯曲疲劳强度的底子途径 齿轮的弯曲折断,是由于齿根外貌处施加的弯曲应力凌驾所允许的弯曲疲劳强度时,发生疲劳裂纹而引起的断裂,齿根渗碳层一方面提高弯曲疲劳强度,另一方面通过适当的渗碳层深度发生必然的残余压应力,提高轮齿抗弯曲疲劳失效的能力,随渗碳层、硬化层增加,弯曲疲劳强度也随之提高。提高齿轮弯曲疲劳强度的底子途径是: ①如何提高齿根的强度②改善齿根的应力状态。

提高硬齿面齿根外貌强度的工艺办法 ✦硬齿面齿轮齿根外貌硬化的三大热处置惩罚工艺简介 齿轮的强度和承载能力跟着齿面硬度的提高而提高,所以硬齿面热处置惩罚技能在海内、外齿轮的出产中得到了遍及的应用。用于齿轮和齿根外貌硬化的热处置惩罚手段,主要有以下三大工艺: ①渗碳淬火 经渗碳淬火后,齿轮外貌具有很高的硬度、耐磨性及打仗疲劳抗力,同时心部具有较高的强度和足够的打击韧度,具有杰出的综协力学机能,因此渗碳淬火工艺已成为加工硬齿面齿轮的主导工艺,在海内、外获得了越来越多的应用。

经渗碳淬火后的齿轮综协力学机能都比外貌感到淬火的齿轮高,但渗碳淬火工艺庞大,热处置惩罚变形大,一般经渗碳淬火后的齿轮都必需通过磨齿消除热处置惩罚变形,以包管齿轮应有的精度。由于渗碳淬火后的硬齿面齿轮在磨齿中,不允许磨齿根圆齿槽部位,因此,齿根外貌在渗碳淬火后外貌因渗碳而提高的硬度以及强化喷丸后在齿根外貌形成的残余压应力得以生存,从而有效的提高了齿轮弯曲疲劳强度。②辉光离子氮化 由于辉光离子氮化在低温下举行,不产生相变,出格是热处置惩罚变形小。

具有氮化速度快,氮化时间短,节流能量,渗氮质量高、对质料适应性强等长处,并且该工艺操作情况好,根基上无污染,因此在海内、外获得迅速成长,越来越多地应用于硬齿面齿轮的外貌处置惩罚。辉光离子氮化后的齿轮一般不需要磨齿。

由于受到渗氮层深的限制,在大模数硬齿面重载齿轮的应用方面还受到局限。经辉光离子氮化后由于不磨齿,所以齿根圆齿槽部位经辉光离子氮化后外貌而提高的硬度以及强化喷丸后在齿根外貌的残余压应力得以生存,从而有效的提高了齿轮弯曲疲劳强度。③感到加热外貌淬火 由于感到淬火加热速度快,可以制止齿轮的外貌氧化和脱碳。

又因齿轮心部还处于低温状态,强度较高,故热处置惩罚变形大为减少。淬火质量高,由于加热速度快,奥氏体晶粒不易长大,淬火后表层可以得到针状马氏体,外貌硬度比普通淬火高2~3HRC。淬火加热温度和淬硬深度容易节制等一系列长处。

因此感到加热外貌淬火这一技能在海内、外成长的很快。感到加热外貌淬火有高频淬火和中频淬火之分。对于中、大模数的硬齿面重载齿轮来说,由于高频淬火淬硬层过浅,因此在应用上受到了很大的限制。

由于中频淬火具有以下优势:a足够的淬硬层深。b可以或许实现硬化层沿齿廓匀称漫衍。c单齿分度沿齿廓持续加热淬火(齿根和齿面同时淬硬)。

因此,海内、外在硬齿面重载齿轮的加工中,中频淬火获得了日益遍及的应用。沿齿廓漫衍的硬化层,根据美国ANSI/AGMA2101-1995尺度,对沿齿廓感到淬火齿轮,其许用弯曲应力σFP为380MPa,而对齿根处未淬火的齿轮σFP仅为150MPa,两者相差1倍以上。

在德国的齿轮强度设计中划定,对于齿根未予硬化的感到淬火齿轮,其弯曲疲劳极限只能取齿根经硬化齿轮的70%;我国的齿轮尝试表白,齿根未经硬化比硬化齿轮其承载能力下降40%。因而,齿轮感到淬火工艺首要的任务是要使齿轮得到沿齿廓匀称漫衍的硬化层(要求齿根淬硬)。由于中频淬火后的硬齿面齿轮在磨齿中,不允许磨齿根圆齿槽部位,因此,齿根外貌在中频淬火后外貌因淬火而提高的硬度以及强化喷丸后在齿根外貌形成的残余压应力得以生存,从而有效的提高了齿轮弯曲疲劳强度。

✦通过强化喷丸改善齿根的应力状态 为了提高轮齿的弯曲疲劳强度,除了选用高强度质料和对齿根外貌硬化处置惩罚外,还应充实注意在齿根处的残余压应力。仅靠三种硬化工艺的实施,在齿根处无法实现有足够的残余压应力,因此,还必需借助对齿根部位举行真正的强化喷丸来实现,通过强化喷丸到达改善齿根处应力状态的目的。

齿轮设计中的注意事项 ✦齿轮设计中确保齿根有足够的强度(硬度) 齿轮质料强度与硬度存在着必然关系,因此,在美国AGMA齿轮承载能力计较中接纳硬度作为强度依据,外貌硬度是齿轮耐磨性的重要影响因素。心部硬度和齿根硬度是弯曲疲劳强度和打击强度的重要影响因素,在设计中充实思量并包管高的弯曲疲劳强度,出格是齿根要有足够的强度(硬度),使运行所发生的弯曲应力不致造成疲劳断裂。除了在设计中选用高强度质料和对齿根外貌硬化处置惩罚外,还应充实注意在齿根处的残余压应力。仅靠渗碳淬火、感到加热外貌淬火和辉光离子氮化三种硬化工艺的实施,在齿根处难以实现有足够的残余压应力,因此,还必需借助对齿根部位举行真正的强化喷丸来实现,通过强化喷丸到达改善齿根处应力状态的目的。

✦改善齿根几何形状 有研究专门举行了齿根圆角优化详见图1所示,经优化后,齿根应力集中获得大大改善,最大弯曲应力可减小10%~30%。图1 齿轮圆角优化示意图 图1齿轮圆角优化示意图的说明:图中虚线代表基圆,a和b别离是Z=12的小齿轮优化前后的状况,c和d别离是Z=41的大齿轮优化前后的状况。✦加大齿根圆角半径 从齿轮的强度和承载能力、热处置惩罚变形等方面综合思量,加大齿根圆角半径,可以显著提高齿轮的弯曲疲劳强度和使用寿命。

a b c 图2 齿轮齿根形状示意图 齿轮齿根的形状见图2所示 r2>r1>没有r的,也即单圆弧C形式齿根的强度最好,其次为双圆弧b,最差为a。德国和美国齿轮专家研究了齿根圆角半径对齿根强度的影响,当圆角半径从0.076Xm增加到0.448Xm(m=模数),齿根圆角处最大拉应力从720Mpa下降到550Mpa,降幅为24%。我国第一拖拉机厂对重载汽车主动轴轴径加大圆角半径感到淬火后,使弯曲疲劳强度寿命提高了十倍,同时加大圆角半径对降服淬火裂纹也有明明的感化。选用齿轮钢材方面的注意事项 ✦硬齿面重载齿轮选用钢材的原则 对齿轮用钢应满意以下要求: ①高的弯曲疲劳强度,出格是齿根处要有足够的强度,使运行时发生的弯曲应力不致造成疲劳断裂。

②高的打仗疲劳强度,高的外貌硬度和耐磨性、防止齿面损伤。③足够高的心部硬度和打击韧度,防止过载与打击断裂。✦提高钢材的冶金质量 从改善和提高纯净度着手,通过电炉粗炼+炉外精辟,炉外精辟凡是接纳真空脱气及电渣重熔等方法,减少有害气体氢、氮、氧的含量,提高了钢材的纯净度。

钢材的纯净度,是包管锻件质量的关键环节。跟着纯净度的提高,减少了非金属夹杂,可使横向韧性和打击强度及疲劳强度获得提高,因此提高了钢材的机械机能。

✦弯曲疲劳强度的克星—非金属夹杂 钢材的高倍缺陷—非金属夹杂物 非金属夹杂物的发生来自两方面:一种是冶炼中炉体、钢包等的耐火质料及其反映物,属于宏观夹杂物;另一种是气体,如氧、氮及硫形成的化合物,属于微观夹杂物,这是钢中夹杂物的主要来历。由于非金属夹杂物与基体的物理和力学特性差异很大,所以实际上是一种危害很大的缺陷。

a、对热处置惩罚的影响 由于夹杂物与金属基体的热膨胀系数差别,在热处置惩罚历程中会发生很大的内应力,经测试可达124Mpa,尤其是脆性夹杂物,如Al2O3发生的应力更大。另外,在气体渗碳中,夹杂物会促使内氧化深入,即增加玄色组织形成的倾向。

b、对机械机能的影响 夹杂物在金属中实质起到裂纹的感化,非金属夹杂物作为独立相存在粉碎了钢材基体的持续性,在钢件中如同裂纹和孔洞。大量的非金属夹杂严重降低钢的力学机能和使用机能。在抗拉强度试验中,出格是降低钢的塑性和韧性,尤其对横向机能的降低更为严重。

非金属夹杂物尤以硬而脆的夹杂物危害性最大,如Al2O3,作为微型缺口容易引起严重的应力集中,而诱发疲劳裂纹的形成,从而使弯曲疲劳强度降低。磨齿中的注意事项 ✦ 对渗碳淬火前齿轮齿形的预加工要求 大大都经渗碳淬火的齿轮最终通过磨齿加工消除渗碳淬火的热处置惩罚变形,而成为高精度硬齿面齿轮,在渗碳淬火前接纳磨前滚刀对齿形举行预加工,并包管磨齿中应有的磨齿余量、齿根根切量等参数,以满意磨齿工艺和齿轮制造的要求。因此,磨前齿轮的齿形必需满意以下要求: ①齿轮的留磨余量要匀称 由于齿轮渗碳淬火后会发生变形而使精度下降,这些变形在以后的磨齿中要全部批改过来,故齿轮留磨量的巨细应由渗碳淬火的最大变形来确定。

一般来说,最大变形主要与质料的热处置惩罚机能、热处置惩罚的工艺技能程度、齿轮的布局形式与几何尺寸等因素有关,所以留磨余量要综合思量以上诸因素。②齿轮在齿根处要有必然量的根切,原因有三: a磨齿中齿根需要空刀 b从增加轮齿的抗弯强度来说,齿轮齿根处要有必然量的根切 从增加轮齿的抗弯强度来说,齿轮齿根处要有必然量的根切。因为渗碳淬火后轮齿齿根部位的残余应力是压应力,这对提高轮齿的抗弯强度十分有利。

假如齿根没有必然的根切量,齿根外貌再颠末加工则会使压应力酿成拉应力,按照有关资料的数据表白,这样会使轮齿的抗弯疲劳强度降低约17%~20%。c从抗断齿能力来说,齿根处要有必然量的根切 从抗断齿能力来说,齿根处要有必然量的根切,齿根没有必然的根切量,精加工时不行制止的在齿根要发生台阶,这将造成较大的应力集中,严重影响抗断齿能力。

③磨后齿轮的渐开线长度应足够长 由于齿根产生根切,有可能使齿轮的磨后渐开线长度不敷,导致齿轮的重合度降低,从而使啮合历程中发生严重的振动和噪音,同时也降低了齿轮承载、均载的能力。因此,磨后齿轮应有足够长度的渐开线,以包管齿轮的平稳传动和在承载中实现均载。综上所述,磨前对齿轮齿形的预加工的要求,详见图3所示。✦ 磨齿中对磨削部位的要求 ①磨齿中只允许磨削渐开线的齿形部门 现代硬齿面重载齿轮在磨齿中,只允许磨削渐开线起始圆以上和渐开线终止圆以下的渐开线齿形部门。

②磨齿中不允许磨削齿根圆齿槽部位 对于内齿圈的齿部岂论是中频淬火还是渗碳淬火,岂论是内齿还是外齿,在磨齿中不允许磨削齿根圆齿槽部位这一显著的特点,已成为今世硬齿面重载齿轮在磨齿中最为重要的标记和亮点。✦ 磨齿中为什么不允许磨齿根圆齿槽部位 不允许磨削齿根圆齿槽部位具有以下利益: ①按照海内、外有关资料表白:对硬齿面重载齿轮来说,磨齿中不磨齿根圆齿槽部位的使用寿命为磨齿根圆齿槽部位的1.7~170倍,因此不磨齿根圆齿槽部位的好。②把来之不易的齿根圆齿槽部位经渗碳淬火后淬硬的硬化层磨掉长短常惋惜的事,降低了齿根圆齿槽部位的硬度,大大降低了齿轮的弯曲疲劳强度。

③齿轮经强化喷丸后,最大的残余压应力值是位于齿面下约0.05~0.10mm处,其残余压力应力可高达-800~-1200MPa。齿根圆齿槽部位一旦颠末磨削,在齿根处形成的残余压应力则荡然无存,将导致残余压应力酿成拉应力,对齿轮抗疲劳长命命方面带来严重的影响。④从抗断齿能力来看,齿根处要有必然量的根切,齿根没有必然的根切量,磨齿时不行制止的在齿根发生凸台,这将造成严重的应力集中,反抗断齿能力影响很大,产生凸台是绝对不允许的。

⑤齿根圆齿槽部位狭小,散热能力差,以及过分曲线处余量巨细变化大,砂轮事情条件差,在磨齿中容易发生磨削烧伤和磨削裂纹。⑥齿根圆齿槽部位磨削条件差,砂轮外圆磨粒容易脱落和磨损,从而影响磨齿质量。总之,不磨齿根圆齿槽部位可以显著的提高齿轮的疲劳强度和承载能力及使用寿命,制止磨齿损伤,提高磨齿质量,降低磨齿负荷,提高出产率。

✦ 如何实现不磨齿根圆齿槽部位 ①加工外齿轮时,不磨齿根圆齿槽部位必需接纳磨前滚刀对齿形举行预加工 磨前滚刀和普通滚刀差别之处在于,磨前滚刀的刀齿顶部接纳带触角的刀头,在齿轮齿根圆处的展成加工中会发生必然量的根切,使被加工齿轮的齿根部位预先成型,同时将齿面大部门余量切除,在齿形齿厚处匀称留出磨齿时的余量,以便在磨齿中实现不磨齿根的要求,见图3所示。磨前滚刀齿形见图4所示。图3 磨前预加工齿形示意图 图4 磨前滚刀齿形示意图 ②与以上同理,在加工内齿圈不磨齿根圆齿槽部位必需接纳磨前插齿刀对齿形举行预加工。

③对磨前滚刀的选择 磨前滚刀有单圆弧和双圆弧之分。齿根圆角、磨削凸台和齿根外貌的加工质量对轮齿弯曲疲劳强度影响很大,在条件许可时,发起接纳单圆弧齿根,也即接纳单圆弧磨前滚刀举行齿形预加工。

④对磨前插齿刀的选择 磨前插齿刀和磨前滚刀同理,不再赘述。齿轮强化喷丸中的注意事项 ✦ 齿轮强化喷丸中的误区 “抛丸清理机=强化喷丸机” 强化喷丸是一种受控喷丸技能,差别于抛丸清理。抛丸清理是以对铸件清砂为主,以及去除工件外貌油污、氧化皮、锈蚀和机械加工毛刺为目的。

齿轮强化喷丸主要借助高速喷射的弹丸颗粒持续不停撞击齿面的历程,如同无数小锤对齿面举行锤击,使齿面发生极为强烈的塑性形变,使齿面发生必然厚度的冷作硬化层,这一硬化层即齿面的强化层,由此对齿根外貌发生强化并在齿根外貌发生残余压应力,到达提高齿轮疲劳强度和提高使用寿命的一项外貌冷处置惩罚强化技能。强化喷丸也称之为喷丸强化或受控喷丸。在齿轮行业中,为了区分齿轮用抛丸清理机举行的喷丸,将强化喷丸机举行的喷丸称之为真正的强化喷丸。

✦ 齿轮强化喷丸的目的和重点部位 ①齿轮强化喷丸的目的 通过齿轮强化喷丸,改善齿根外貌的应力状态,到达齿轮抗疲劳长命命的目的。②齿轮强化喷丸的重点部位 因传动扭矩而使齿根部位受到很大的交变弯曲应力,出格是齿根处要有足够的强度。因此,齿轮强化喷丸的重点是对齿根外貌的强化。

✦ 齿轮强化喷丸的感化 (1)强化喷丸能显著提高齿轮的疲劳强度 按照在海内、外应用的实际环境,联合我单元在出产实践中的体会,主要从以下几个方面举行阐述: ①提高了齿轮外貌的硬度 齿轮经强化喷丸后,由于残余奥氏体向马氏体转变,以及受到高的残余压应力、外貌加工硬化和组织细化综互助用的成果,因此明明提高了齿面的硬度。②细化了齿轮外貌的组织 齿轮在热处置惩罚后,齿面接管高速喷射的弹丸流持续不停地撞击,可将残余奥氏体转化为马氏体,马氏体针明明较未喷丸的齿轮细小致密,起到了细化马氏体亚布局的感化,有利于残余压应力的提高。

③显著提高了齿面的残余压应力 齿轮经强化喷丸后,最大的残余压应力值位于齿面下约0.05~0.10(mm)处,其残余压应力可高达-800~-1200MPa。当齿根存在微细裂纹时,残余压应力可抑制裂纹的扩展;当残余压应力层深约为裂纹深度5倍时,即可消除裂纹的影响。残余压应力对齿轮弯曲疲劳强度影响很大,齿面的残余压应力可降低弯曲拉应力的峰值。④减少了齿面的非马氏体组织对机能的影响 通过强化喷丸能把齿面在热处置惩罚历程中形成的不良组织(如渗碳齿轮外貌的玄色组织---非马氏体、内氧化、脱碳层及过多的残余奥氏体组织)对机能的影响降低到最小水平。

(2)喷丸强化能显著提高齿轮的使用寿命 按照海内、外有关资料表白,对蒙受轮回弯曲交变载荷的齿轮举行强化喷丸,可有效的提高其疲劳极限,强化喷丸出格能有效的提高应力集中部位的疲劳强度;可消除机械加工历程中(如对齿轮齿面的磨削及轴类齿轮校形处置惩罚)所发生的拉应力;同时改善齿轮因持续刀痕或凹槽,孔和过渡圆角等布局因素所导致的应力集中现象。强化喷丸后能显著减小齿轮使用寿命的分离性,可耽误齿轮的使用寿命几倍、几十倍、甚至几百倍。✦ 齿轮强化喷丸中的注意事项 ①对齿轮的无损检测(磁粉探伤和着色探伤)应在齿轮强化喷丸前举行,因为强化喷丸时外貌的塑性流变会将细微裂纹掩盖起来。

②较高的温度(232℃以上)会使残余压应力释放,减弱喷丸效果。据有关资料表白:西安交大何家文传授对这种压应力举行了专门研究,该压力随温度的上升而逐渐衰减,一般在400℃º阁下就衰减完毕。

因此,所有的热处置惩罚工艺必需在强化喷丸之前完成。③一般来说,所有的机械加工也应在强化喷丸前完成。齿轮强化喷丸前应查抄所有的加工项目,是否切合图纸的要求,包括尺寸、形位公差、外貌粗拙度等要求(含内、外圆角及抛光要求等)。

④齿轮强化喷丸前应清除零件外貌的尘埃、油污、腐化物等;除还有划定者外,也应去除零件的防护层。⑤假如在齿根部位存在明明的加工刀痕,就应施以足够的喷丸强度对其举行碾平压实并发生足够的残余压应力来抵消刀痕的倒霉影响。⑥今朝外洋对硬齿面重载齿轮的外貌残余压应力要求为-800~-1200MPa,纯真靠渗碳淬火很难到达,通过二次喷丸强化(也有称之为复合喷丸)就可以满意这一要求。

强化喷丸所形成的残余压应力值,通过X射线衍射仪举行测定。⑦对齿面强化喷丸力度不敷的齿轮(简称为欠喷),可以补喷至要求;齿根外貌过分强化喷丸的齿轮(简称为过喷),应加以制止,过喷容易在齿面发生微细裂纹而发生疲劳源,成为齿轮抗疲劳长命命的隐患。因此,对过喷应引起足够的重视。

机加工的注意事项 ✦ 适当提高热处置惩罚前预切齿的精度是实现减少磨齿余量的一个重要途径 ①走出机加工方面的误区 今朝海内部门齿轮出产厂家认为:“热处置惩罚前对齿轮预加工精度的高与低,无所谓,总之,齿轮渗碳淬火后的最终精度由磨齿包管。”因此,必需走出误区。为了减小磨齿余量,预切齿轮的运动精度(周节累积误差)可比磨齿精度低1~2级,运动平稳性(齿形、基节)和打仗精度(齿向)允许降低1级。

②机加工应在减少磨齿余量方面做持久不懈的积极 磨齿余量就是从齿面上磨去的金属层数值。要求磨齿余量要尽可能的小和匀称。其原因如下: a磨齿时,每次走刀磨去的金属量很少,余量大了,势必增加走刀次数,降低了出产效率。

b为了包管齿轮质量,如对于渗碳淬火的齿轮,从齿面上磨去的金属层太厚,会使齿面硬度下降,从而影响齿轮的承载能力。c磨削余量大,在磨齿中发生磨削裂纹和磨削烧伤等缺陷的机缘增大。③要减小磨齿余量的不匀称性,从而减小磨齿余量,必需从以下三点入手: a提高热处置惩罚前预切齿的精度 b减少热处置惩罚变形 c对热处置惩罚后磨齿基准的加工,确保安装基准面临齿圈的轴向和径向跳动。

✦ 齿根外貌机加工刀痕的危害和要求 ①齿根外貌机加工刀痕的危害 齿根部位的机加工刀痕,对于渗碳淬火高硬度的外貌等于危险的缺口,很是容易成为原始裂纹,而降低弯曲疲劳强度。②对齿根外貌机加工刀痕要求 齿根外貌经机加工后,其外貌粗拙度不得低于Ra3.2。提高齿根圆齿槽部位的外貌粗拙度,可有效改善齿根的应力集中。还可接纳更完善的工艺,在滚齿后把齿根磨光或抛光,消除滚齿的波纹,提高齿根的外貌粗拙度,在热处置惩罚后齿根不再加工,用以上方法可以使齿轮的疲劳极限更为提高。

✦ 预切齿后齿面外貌粗拙度的要求和防止齿面严重撕裂 (1)对预切齿后齿面外貌粗拙度的要求 齿面经预加工成形后,齿面的外貌粗拙度应节制在Ra1.6~Ra3.2之间,齿面上不允许有撕裂、啃齿、振纹等缺陷。尤其不允许有严重的撕裂,对于严重的撕裂就是通过磨齿也无法消除。

某厂加工的齿轮因齿面有严重的撕裂、齿根有严重的加工刀痕,最终导致断齿而报废,见图5所示。图5 齿面严重撕裂和刀痕示意图 (2)防止齿面严重撕裂 ①齿面严重撕裂的危害 对渗碳淬火高硬度的外貌严重撕裂部位易发生应力集中,诱发发生微细裂纹、降低疲劳强度。②齿面发生严重撕裂的原因及防治办法 a因刀具凌驾磨损尺度,还继续使用时,将严重影响外貌粗拙度。

这时实际上已不能切削金属,而是在齿面上发生撕裂现象。b刀具用钝,不尖锐,没有即时刃磨。c切削用量选用不妥,发生积屑瘤。

d齿坯材质不均。e齿坯热处置惩罚方法不妥。

✦ 热处置惩罚前对预切齿完成后的齿廓倒棱 在热处置惩罚前预切齿完成之后,还必需由机加工完成热前的齿廓倒棱。到达减小热处置惩罚应力集中的目的。举行齿廓倒棱的感化有以下三点: (1)在齿轮的感到淬火中,中频尤其是高频加热在尖角处有发生过热的倾向。

因此,齿轮轮齿必需在淬火前举行倒棱,以便在热处置惩罚历程中获得最佳的淬火效果。(2)对渗碳淬火的硬齿面齿轮,渗碳前在齿面做适度的热前倒角,在热处置惩罚渗碳历程中可制止防止轮齿尖角处氧化脱碳。(3)减少淬火时的应力集中,以减少和消除热处置惩罚历程引起的淬火裂纹或开裂,这对于防备开裂具有重要感化。

热处置惩罚中的注意事项 ✦ 内氧化 ①内氧化是气体渗碳炉所固有的现象 今朝海内普遍应用的气体渗碳炉,在渗碳氛围中都有CO、CO2和H2O等氧化物,工业用的渗碳钢中都含有硅、锰和铬等元素,它们与氧的亲和力大于铁与氧的,因此,在普通气体渗碳中不行能完全制止内氧化。②内氧化的危害 内氧化使渗层外貌硬度下降,呈现残余拉应力,从而降低了齿轮的弯曲疲劳强度。内氧化层深小于0.013(mm)时对疲劳强度影响不大,当层深大于0.016(mm)时,齿轮的弯曲疲劳强度降低25%。

③在加工中齿根外貌内氧化直接带来的影响 在磨齿加工中,对磨齿部门呈现的内氧化,通过磨齿可以去除,但齿根不磨,所以在齿根的内氧化就无法去除而得以保留,因此齿根的内氧化将直接威胁到齿轮弯曲疲劳强度和使用寿命。④内氧化的防治办法 a对齿根外貌的内氧化可通过真正的强化喷丸,对齿根外貌起到碾平压实和加工硬化的效果,减小内氧化层的厚度和减轻其危害性。b 钢中的硅有大的氧化势系数,是决定钢内氧化深度的重要因素之一,因此为了减小和节制内氧化的深度应接纳尽可能低的硅含量。

钢中的锰是影响内氧化强度的重要因素,适当节制锰含量也长短常重要的。c 接纳强力淬火(如接纳高速淬煤油和高速搅拌等)和渗碳后期通入少量氨等,可制止和减轻因内氧化等而导致的非马氏体组织的形成,从而减轻内氧化所引起的危害性。d 在条件允许的环境下,应优先接纳真空渗碳,只有在真空(低压)下或以氮、氨剖析气为载气并添加不含氧的乙炔、甲烷等渗碳剂的条件下,才能实现无内氧化的气体渗碳。

✦ 外貌脱碳 ①外貌脱碳的危害 外貌脱碳对机能有害,齿轮齿面的外貌脱碳将降低齿轮的弯曲疲劳强度和打仗疲劳强度。碳含量的高低将改变外貌的马氏体转变,并在外貌形成更大的残余拉应力,对弯曲疲劳强度的影响很大。当渗碳淬火齿轮呈现0.01~0.20(mm)的外貌脱碳层时,将大大降低外貌的硬度和残余压应力,使弯曲疲劳极限降低,出格对于外貌硬度高的齿轮,可使弯曲疲劳极限降低1/2~2/3。

由于齿轮外貌脱碳对机能有害,外洋对外貌脱碳的要求很严。美国在ANSI/AGMA2001尺度划定:2级(相当海内的MQ级)、3级(相当海内的ME级),不允许外貌脱碳,纵然在500X显微镜下部门外貌脱碳也不允许。

②在加工中齿根外貌脱碳直接带来的影响 在磨齿加工中,由于不磨齿根,所以在齿根的外貌脱碳层就无法去除而得以保留,因此齿根外貌脱碳将直接威胁到弯曲疲劳强度和使用寿命。③外貌脱碳的防治办法 a对齿根的外貌脱碳可通过真正的强化喷丸,对齿根外貌起到碾平压实和加工硬化的效果,减小外貌脱碳层的厚度和减轻其危害性。b由于渗后出炉温渡过高;炉子呈现严重漏气;淬火时发生氧化。

因此应防止炉子漏气;应降低出炉温度;应节制淬火时炉内氛围;盐浴炉淬火时应充实脱氧;对外貌严重脱碳时可以补渗碳。c在条件允许的环境下,应优先接纳真空渗碳,只有在真空(低压)下或以氮、氨剖析气为载气并添加不含氧的乙炔、甲烷等渗碳剂的条件下,才能实现无外貌脱碳的气体渗碳。✦ 外貌非马氏体组织 ①齿根外貌非马氏体组织的形成 齿根外貌非马氏体组织形成的主要原因是由于在渗碳历程中,由于炉气中存在微量氧,而且氧可以沿奥氏体晶界渗入钢体,对Fe、Cr、Ni、Mo等元素产生氧化反映,而形成非马氏体组织,所以氧是发生非马氏体组织的主要泉源。

②外貌非马氏体组织的危害性 齿轮表层含有5%的非马氏体(体积分数)组织时,弯曲疲劳极限降低10%,为了提高弯曲疲劳强度,尤其应减少齿根部位的非马氏体组织。③在加工中齿根外貌非马氏体直接带来的影响 在磨齿加工中,由于不磨齿根,因此齿根外貌的非马氏体组织得以保留下来,直接威胁到弯曲疲劳强度和使用寿命。④齿根外貌非马氏体的防治办法 a、对齿根非马氏体组织可通过真正的强化喷丸,对齿根外貌起到碾平压实和加工硬化的效果,可以使表层非马氏体组织减少的同时,使齿根外貌残余压应力增大,提高了齿轮运行中的耐磨性和抗疲劳性。

b、通过稀土渗碳技能可以有效抑制非马氏体组织的生成。这是由于稀土的插手可以引起了炉内气体身分的变化,炉气中的含氧量降低,还原性氛围更强,从外界上降低了氧的含量,导致内氧化的降低,对改善非马氏体组织状况有利。由于稀土是比力生动的元素,而且可以渗入钢体外貌层,当微量氧沿着奥氏体晶界渗入钢体并对Fe及合金元素发生感化时,优先被氧化的是稀土,而且由于稀土的电子价位较高,耗氧量较那些二价合金元素高,渗入的氧很容易被稀土耗损,从而抑制了氧对合金元素以及Fe的氧化,抑制非马氏体组织的生成。

c、由于升温排气不充实;炉子密封机能差,漏气,使外貌合金元素氧化,淬火冷却速度低。因此应从设备和工艺操作上减少空气进入炉内;应适当提高淬火冷却速度。d、接纳强力淬火(如接纳高速淬煤油和高速搅拌等)和渗碳后期通入少量氨等,可制止和减轻因内氧化等而导致的非马氏体组织的形成。

作者简介:杨钟胜(1946-),陕西西安人,高级工程师。1967年涉足重载齿轮的加工技能事情,至今在快要50年的技能生涯中与重载齿轮结下了不解之缘,此刻福建辉达机械有限公司从事重载齿轮的国产化技能事情。

先后在海内、外颁发技能论文200多篇。现为:中国齿轮专业协会专家委员会委员;中国汽车工程学会矿用汽车分会专家委员会委员;中海内蒙古北方重型汽车股份有限公司特聘客座质量研究员。先后主持起草中华人民共和国机械行业尺度《重载齿轮渗碳热处置惩罚技能要求》。别忘了点赞+在看哦! 返回,检察更多。


本文关键词:浅谈,硬齿,面,重载,齿轮,齿根,在,加工制造,亚搏手机在线登录入口app下载

本文来源:亚搏手机在线登录入口-www.sevenocean7.com