由于汽車(chē)變速器齒輪有很多內花鍵聯(lián)接，內花鍵的Z終變形，直接影響到齒輪的精度等級及裝配。在所有變形中，主要的變形為熱處理變形。但是影響熱處理變形的因素很多，產(chǎn)品結構、材料、鍛造、預熱處理、機械加工工藝、熱處理工藝。為了控制熱處理滲碳淬火變形，必須對各工序進(jìn)行全面的質(zhì)量控制，對不合格品進(jìn)行原因分析，并制訂對策。我們按工藝路線(xiàn)對各工序進(jìn)行分析，找出影響質(zhì)量的各種因素并針對性進(jìn)行控制。
產(chǎn)品結構的影響
舉例：某司生產(chǎn)變速器里面的一個(gè)內花鍵齒輪，結構簡(jiǎn)圖如下：
更改前 更改后
在沒(méi)有和客戶(hù)溝通時(shí)，按照￠39尺寸加工，熱處理后花鍵有錐度，￠39這端花鍵大徑尺寸比另一端大徑尺寸小0.04mm。和客戶(hù)進(jìn)行了溝通，在不影響整體裝配質(zhì)量
的情況下，把￠39改為￠42，熱處理后，花鍵錐度基本消除。從這一改進(jìn)可以看出，在進(jìn)行產(chǎn)品結構設計的時(shí)候，除了考慮整個(gè)總裝配的質(zhì)量外，還必須兼顧單個(gè)
產(chǎn)品的結構平衡，這樣有利于熱處理變形的控制。
材料的因素
20CrMnTiH在
齒輪行業(yè)得到普通的使用，由于受到冶煉水平等影響，原材料質(zhì)量狀況不穩定，同時(shí)進(jìn)貨渠道不同，質(zhì)量狀態(tài)也有一定的波動(dòng)，給變形控制帶來(lái)很大的
難度，從總體來(lái)說(shuō)，原材料對變形的影響如下：
A、材料淬透性是影響熱處理變形的主要因素之一，淬透性帶寬較小，變形較小，反之則變形較大；
B、材料的冶煉質(zhì)量，鋼材通過(guò)真空脫氣處理后，材料純凈度高、雜質(zhì)含量少、晶粒度均勻，以氧化物為主的雜質(zhì)大量減小。鋼材晶粒度對變形有著(zhù)明顯的影響，隨
著(zhù)晶粒度尺寸增加，變形較大，因此要嚴格控制晶粒度的尺寸及混晶，晶粒度要求6‐8級，同時(shí)，隨著(zhù)淬透性的增加，變形率增大，因而在
齒輪選擇材料時(shí)，只要淬
透性能滿(mǎn)足要求即可，盡可能的控制好淬透性帶，以利于變形規律的統計和摸索。
要控制好熱處理變形，我們必須對原材料進(jìn)行有效的監控：
A、指定鋼材廠(chǎng)家，不能隨意更換；
B、不同批次的鋼材，要進(jìn)行試驗，滿(mǎn)足要求才能使用，否則應做相應的調整；
C、偏析嚴重、帶狀組織嚴重、原始組織粗大、非等軸晶粒的鋼材不能使用；
鍛造及預熱處理的影響
鍛造可減少偏析，使組織均勻，帶狀組織減輕，因此有利于減少熱處理變形。但要注意鍛造工藝的合理性，應使金屬纖維流線(xiàn)的形狀對稱(chēng)，鍛坯充滿(mǎn)模腔，鍛造工藝
盡可能一致，否則停鍛溫度相差過(guò)大，也可能引起內孔脹縮不一。
為了消除鍛造
應力，均勻細化組織，保證硬度在要求范圍內，鍛坯必須進(jìn)行等溫正火，等溫正火的質(zhì)量影響變形的均勻性，等溫正火工藝必須嚴格執行，否則會(huì )使變
形增大，失去規律，難以控制。下圖為變形較大的
齒輪心部組織，組織極不均勻，呈方向性，使內花鍵變形超差。
機械加工的影響因素
我司內花鍵采用長(cháng)沙立式拉床（L5710）進(jìn)行Z終加工：
A、精車(chē)工序要求比較高，端面跳動(dòng)必須保證在0.01mm以?xún)?，內孔尺寸?8+0.016/0，內孔及端面粗糙度必須保證Ra1.6。
B、拉刀設計時(shí)，齒升量、分屑槽、前角、拉屑齒數等完全按行業(yè)標準執行，拉刀材料和熱處理必須受控。通過(guò)試驗證實(shí)熱后大徑收縮量為0.03‐0.04mm。所以制訂
拉刀是大徑加上了熱處理變形量0.04mm，
C、拉床胎具平行度0.005，與機床垂直度0.005。
D、拉屑速度1.5‐1.8m/min,拉屑壓力10‐13MPa
E、拉刀不能過(guò)度使用，這樣既損坯拉刀，又增加了加工
應力，加大了熱處理變形。所以在拉內花鍵過(guò)程中，必須對外觀(guān)進(jìn)行全檢，如果齒面沒(méi)有光潔度，或者有
拉傷現象，必須更換拉刀。通過(guò)對以上參數的固化，減少拉內花鍵工序對熱處理后內花鍵變形的影響。
熱處理工藝的影響因素
齒輪熱處理滲碳淬火時(shí)，必然產(chǎn)生不同程度的變形，由于裝爐大，稍有不慎，會(huì )造成大批量不合格品，甚至全部報廢。通過(guò)經(jīng)驗總結和仔細研究，采取有效措施，可
以大大減小變形，影響因素主要有：
A、裝爐方式：
產(chǎn)品用圓形料棒串起來(lái)，橫放在熱處理工裝上，如下圖：
1）產(chǎn)品與產(chǎn)品之間的間隙>0.1mm；
2）料棒與產(chǎn)品內孔之間的間隙不能太大，也不能太小，0.5mm合適；
3）料棒平直，不能彎曲；
B、淬火溫度：
滲碳溫度與淬火溫度對內花鍵變形有很大的影響，滲碳溫度與淬火溫度越高，花鍵內孔的收縮量就越大，且淬火溫度的影響更明顯，淬火溫度越高，產(chǎn)生的組織
應力越大，變形就越大，但淬火溫度不宜過(guò)低，否則會(huì )出現非馬氏體，對零件的性能產(chǎn)生一定的影響。
C、均溫時(shí)間：
滲碳溫度降到淬火溫度后，要有一定的均溫時(shí)間，否則不能保證零件淬火溫度的均勻一致性，這樣會(huì )引起花鍵內孔變形不穩，為了減少變形，應在淬火溫度均溫1.5
小時(shí)。
D、淬火介質(zhì)：
淬火介質(zhì)的冷卻特性是影響
齒輪內花鍵變形的重要因素，如果能合理的選擇淬火介質(zhì)，可以將內花鍵變形控制在工藝范圍內，通過(guò)不斷的調整和摸索，得到合理的熱
處理工藝，將內花鍵變形減到Z小。
E、碳濃度：
滲碳
齒輪的表面碳濃度、滲層深度會(huì )對組織的膨脹系數產(chǎn)生影響，如果滲碳時(shí)不對爐內碳勢及工藝過(guò)程進(jìn)行嚴格控制，每爐產(chǎn)品的表面碳濃度、滲層深度都不一致，
變形就沒(méi)有規律。
文中沒(méi)有列舉相關(guān)數據，主要考慮到數據沒(méi)有借鑒意義。因為熱處理變形是一個(gè)復雜的系統工程，而且還具有一定的特殊性，不同的產(chǎn)品，機加工藝不同，不同的熱
處理爐，熱處理工藝也會(huì )不同，但控制方法是相同的，只要掌握了正確的方向，根據實(shí)際情況，進(jìn)行數據收集，然后調整和改進(jìn)，總結出合理的工藝。
總之，要對
齒輪內花鍵熱處理變形進(jìn)行有效的控制，必須做到：合理的產(chǎn)品結構，合理的工藝，各工序都處于受控狀態(tài)，才能將內花鍵熱處理變形降到Z小。
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