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减小薄壁类齿轮淬火变形的一种措施
作者: 发布日期:2018/09/29 关注次数:851

 16cr3niwmovnbe是一种多元素复合合金化的结构钢,是我国近年来研制出的新型航空发动机齿轮材料。16cr3niwmovnbe钢 是为航空发动机齿轮部件制作而开发、研究的钢种。其强度高、塑韧性良好,并具有较高的热强性、淬透性、渗碳性和热加工性,从而具有良好的综合使用性能和加工性能,完全满足了航空事业对高性能材料的要求。我公司为某科研所协作的主动锥齿轮,属薄壁类齿轮零件,热处理生产的最大难点是:零件热处理渗碳后,在最终淬火过程中极易因为内孔花键变形超差,造成废品。主动锥齿轮零件形状及尺寸见图1。


 

 

1.主动锥齿轮最终热处理要求

(1)渗碳层要求:齿轮轮齿渗碳层深度0.8~1.0mm,渗碳后变形要求磨光档跳动≤0.04mm,内孔圆度≤0.04mm;花键渗碳层深度0.15~0.35mm,渗碳后变形要求磨光档跳动≤0.04mm,内孔圆度≤0.04mm,花键精度:m值=90.78 00.103,,m值变动量≤0.04mm。


(2)硬度要求:渗碳 高回后硬度≤35hrc;淬火后渗碳表面硬度60~65hrc,非渗碳区硬度35~45hrc。


(3)热处理后最终变形要求:磨光档跳动≤0.05mm,内孔圆度≤0.05mm。花键精度:m值=90.78 00.103,m值变动量≤0.04mm。


2.主动锥齿轮加工路线

主动锥齿轮加工路线为:毛坯正火 高回→毛坯粗加工→调质处理→半精加工→去应力退火→精加工→齿轮轮齿渗碳 高回-精加工→花键渗碳 高回→精加工→淬火 冰冷 低回 喷砂→精磨→低温去应力回火→精磨。


3.主动锥齿轮热处理各工序目的及工艺

(1)正火 高回处理:锻造毛坯消除锻造应力、均匀组织、细化晶粒,降低硬度以便于切削加工。


正火:零件加热到940℃,保温5h出炉空冷至室温。


高温回火:零件加热到680℃,保温5h随炉缓冷至500℃以下出炉空冷。


(2)调质处理:进一步均匀组织、细化晶粒,为零件的进一步热处理进行组织准备,减小零件渗碳、淬火后的变形。


淬火:将零件加热到920℃保温40min出炉油冷,油温50~60℃。


高温回火:零件加热到680℃,保温3h随炉缓冷至350℃以下出炉空冷。


(3)去应力退火:消除零件在加工过程中由于切削等机械加工造成的应力,进一步减小零件渗碳、淬火后的变形。将零件加热到650℃,保温5h随炉缓冷至200℃以下出炉空冷。


(4)渗碳处理:为保证齿轮接触表面有足够的强度和硬度,同时零件心部由足够的塑形和韧性,进行的表面化学热处理。


该齿轮轮齿由于有二次渗碳,故第一次渗碳层深度设定为:0.8~0.95mm,在多用炉910℃渗碳。


真空炉进行高温回火:零件加热到680℃,保温5h随炉缓冷至200℃以下出炉空冷,渗碳高回后硬度≤35hrc。


(5)二次渗碳:由于零件的特殊要求,齿部一次渗碳后,对后续加工的内花键进行的渗碳处理。


花键渗碳层深度0.15~0.35mm,在多用炉910℃渗碳。


高温回火:零件加热到680℃,保温5h随炉缓冷至200℃以下出炉空冷,渗碳高回后硬度≤35hrc。


(6)淬火处理:齿轮类零件的最终热处理,通过淬火处理使得齿轮表面得到高硬度、高强度和高的耐磨性。


先将零件加热到550℃,保温30min进行预热,然后再继续加热到920℃保

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