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为你揭秘感应淬火齿轮延长寿命的7大法宝

发布时间 : 2017-04-17
来源:http://www.zzckdz.com/news/55.html
    1.齿面硬度低
    原因:由于受淬火开裂的限制,国产感应淬火齿轮钢材含碳量基本<0.45%(质量分数),故钢材的含碳量偏低使感应淬火齿轮的耐磨性降低,不如渗碳淬火齿轮。
    对策:根据硬度和钢材含碳量关系,只有当含碳量>0.6%(质量分数)时才能获得高硬度水平。对此,提高钢材含碳量,如美国的SAE1550、5150、5160和日本的S50、S55等钢;提高淬火工艺水平或改变感应淬火工艺方法,如采用双频淬火工艺。
    2.齿轮的硬化层深偏浅
    原因:从齿轮剥落失效的原因分析,硬化层深度偏浅占有很大比例。美国35年间931件齿轮失效原因分析,在16.2%的热处理因素中因齿面硬化层深度太薄占4.8%。
    对策:具有足够深的硬化层深度是齿轮接触疲劳强度的基本保证。推荐深度D=(0.15~0.3)m(m为齿轮模数,单位mm),由公式可以看出其范围很宽,还需要按各自经验再行确定。
    3.硬化层与心部的过渡区薄弱
    原因:由于感应加热层温度梯度很陡,往往在过渡区造成很大的残余拉应力。另外,对于调质预备热处理齿轮,在感应加热时,过渡区中存在一个高于调质回火温度而低于Ac1的过渡回火带,最终成为一个薄弱区。则薄弱的过渡区可能在外加载荷所形成的最大剪切应力与高的残余拉应力共同作用下而产生疲劳裂纹,最终导致硬化层剥落而降低齿轮寿命。
    对策:
    A.通常采用增加感应淬火硬化层深度的办法,即将薄弱的过渡区向心部推移。
    B.改进感应淬火操作,使硬化层与轮齿心部硬度过渡平缓,即提高齿轮抗硬化层剥落能力。
    4.齿根部的强度薄弱
    原因:在齿轮感应淬火时,无论是小模数齿轮套圈淬火还是大模数齿轮的单齿淬火,为了避免齿根淬裂,往往齿根处得不到有效的硬化,致使齿根弯曲疲劳强度降低。
    对策:
    A.根据AGMA齿轮强度计算标准,当齿根部得到硬化时的许用弯曲应力为310MPa,而齿根部未予硬化时的许用弯曲应力仅为150MPa,相差一倍以上。
    B.采用双频感应淬火等工艺,强化齿根处强度。
    5.不利的齿根残余应力
    原因:对齿根疲劳失效及淬火过程中齿根的开裂分析,感应淬火时齿根处易产生残余拉应力,降低了弯曲疲劳强度。齿轮沿齿沟淬火在齿根处形成拉应力与其几何因素密切相关。
    对策:改善齿根几何形状,即加大齿根圆角,可采用微线段齿廓设计,可以有效降低齿根处的最大拉应力,从而提高齿轮弯曲疲劳寿命。
    6.原始组织不良
    原因:感应淬火齿轮原始组织不良,出现异常组织,如带状组织、魏氏组织、粗大组织、粗大晶粒等。
    对策:改善原始组织状态。感应淬火齿轮钢材原始组织对工艺和性能影响较大,优先采用调质处理,以获得细小、均匀的显微组织。
    7.硬化层分布不良
    原因:感应淬火硬化层分布不良,如轮齿整体淬火硬化、齿根处未淬硬等,未获得沿齿廓分布的硬化层。
    对策:提高感应淬火工艺水平。使感应淬火齿轮获得沿齿廓分布的硬化层。如采用双频感应淬火获得沿齿廓分布的硬化层。按美国的工业应用推荐:模数<8mm、直径<600mm的齿轮通常采用“一发法”淬火,而对于模数>8mm、直径>600mm的齿轮则采用单齿逐齿加热淬火法。国内采用埋液单齿沿齿沟淬火,而单齿沿齿沟喷液淬火采用PAG水溶液。
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