螺旋伞齿轮冷却条件是淬火工艺的重要组成:
冷却条件是淬火工艺的重要组成部分。因此,淬火冷却介质的性能对热处理畸变影明极大。落火冷却性能感剧烈,尚安量越大:盐水淬火简变量比水大,水冷比油冷畸变大,冷油淬火比热油淬火畸变大。油温升高后,流动性好了,冷却效果也就好了。目前,密封多用奶、连续式渗碳炉及真空炉等,基本上都是采用热油进行冷却的,油温一般控制在80C左右。等温分级淬火油使用温度可以控制在120 - 180公,这样很好地解决了精密齿轮的热处理畸变问题。
理想的淬火冷却介质应该满足:在等温转变曲线的鼻尖处(600C左右), 冷却速度足够大(>临界冷却速度):在马氏体点Ms 附近,冷却速度足够慢。这样才能确保获得马氏体组织,又能够达到畸变最小的目的。例如,低碳低合金渗碳钢齿轮,选择能够在略低于Ms点附近等温冷却的淬火油(如等温分级淬火油),可使畸变趋于最小。不同冷却特性的淬火油在齿轮淬火过程中,淬火畸变情况不同,对于小模数齿轮采用分级淬火油,其热处理畸变较全损耗系统用油更小。
实例轻型车变速器中间轴,法向模数2.75mm,齿数12,齿宽45mm,螺旋角β= 21。, 材料为20CrMnTiH钢,要求碳氮共渗处理。
(1)热处理装备及淬火冷却介质齿轮轴采用 密封箱式多用炉进行碳氮共渗处理后,分别在L-AN32、L-AN32 +添加剂及分级淬火油中冷却。
(2) 不同淬火冷却介质及齿轮轴畸变情况 通过检验结果发现,中间轴螺旋角的变化趋势是使螺旋角变小,但是对于不同的淬火冷却介质,螺旋角变化的趋势是不同的。采用L-AN32全损耗系统用油时,螺旋角平均变小4'22"; 采用L-AN32 +添加剂时,螺旋角平均变小3'35";采用分级淬火油时,螺旋角平均变小2'15"。因此,采用分级淬火油冷却时,齿轮的齿向畸变最小,其原因是分级淬火油的使用温度高,为120C左右,其冷却特性是温度高,蒸气膜阶段短,有利于热应力减小,加上分级保温过程使齿轮表面与心部的温度趋于一致,在随后的冷却过程中马氏体转变的不同时性明显降低,因而组织应力明显减小,大大减小了齿轮的畸变。
通过工艺试验,找出热处理畸变规律,以及在不同淬火冷却介质中淬火时螺旋角的变化值,通过冷、热配合,热处理前预留畸变量和适当增大螺旋角,即可解决超宽斜齿齿向畸变超差问题。