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齿条出现变形原因有几种?

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齿条出现变形原因有几种?

发布日期:2017-10-17 作者:www.msdjx.cn 点击:


1、齿条热应力引起的变形

热处理工件变形的变化是由于内应力和外应力综合作用形成的,在加热和冷却过程中工件的各部分温度差异,热胀冷缩不均,内部就产生了内应力。该齿条形状相对复杂(底部及单侧为平面,齿底部到轴中心线很近)、齿部表面积明显大于下平面、又是不对称结构工件,在加热和冷却过程中产生的内应力更大。当应力值超过材料的屈服强度,就要发生塑性畸变,由此发生工件产生翘曲、扭曲等变形。加热温度越高,热应力越大,变形越大;冷却速度越快,变形越大。在热应力占主导时,工件向快冷面齿面凸起歪曲。

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2、组织应力引起的变形

齿条组织应力引起变形是由零件在渗碳、淬火、冷处理过程中由于组织转变所造成组织比容(体积)变化的不一致所造成的.

3、残余应力引起的变形

锻造造成的应力、机械加工(车削 、铣齿)造成的加工应力,如果在热处理前不采取措施预以消除和减少,在渗碳淬火过程中,必将加大齿条热处理变形。

4、渗碳淬火过程引起的变形

齿条采用航空渗碳材料18Cr2Ni4WA制造。由于含有较多的铬、镍、钨合金元素,抑制了过冷奥氏体向珠光体转变的速度,因而淬透性极大,渗碳淬火后,强度和韧性都极好。该材料在渗碳处理后,表层的碳与合金元素大量溶入到奥氏体中,显著提高了奥氏体的合金度,贝氏体转变曲线大大右移,在空冷条件根据装炉及齿轮尺寸也能转变成含量不同的贝氏体和马氏体,由于工艺的复杂性,该材料制造的齿轮在热处理后变形比较大,这是由于齿轮经过多次加热与冷却,因此变形比较大。渗碳后的渗层的Ms温度点从渗碳前的310℃下降到80~90℃。这种渗层与心部所含碳量差异使淬火时产生心表马氏体转变的倒逆顺序。这种相变顺序有时受到齿轮尺寸、装炉方式条件及冷却条件的影响而改变,所以使齿条在热处理时产生的应力变得相当复杂,齿轮变形程度也变得比较离散。

齿条渗碳淬火冷却时,由于表层高碳的缘故,使的马氏体转变点(Ms)变的很低,而心部马氏体转变点仍然在较高点,一般情况下,在尺寸不大时,冷却速度较大的情况下,心部低碳的奥氏体首先向低碳的贝氏体及马氏体转变,体积增大,而此时,高碳的表层组织从高温的淬火温度到Ms温度点时是以热应力为主的热胀冷缩区,两者之间产生较大的内应力,导致齿条的两对应面产生歪曲应力而变形,变形趋势有齿一面呈凹陷,虽然其后温度降到表面较低的Ms以下时,发生马氏体相变而发生体积增大,但由于心部已形成强度较高的贝氏体及马氏体,阻碍了变形的发展,使变形维持到低温。

然而,事实上,本项目齿条的截面积比较大,又是高淬透性材料,其弯曲变形是齿面呈向上拱起的。在实际冷却过程中,轮齿表面要比心部及齿对面平面首先发生马氏体转变,这是由于齿部冷却明显快于对面平面冷却速度。加上表面积又大,使马氏体转变速度和数量要快和多,马氏体转变引起的体积膨胀量要明显高于对面平面,在热应力、组织应力综合作用下的齿条向有齿的一面向上拱起弯曲。由于内外Ms温度点的差异,此时心部的冷却速度也足以发生马氏体转变,因而心部的体积膨胀使齿轮表面形成残余拉应力状态,这种拉应力更一步加急了齿条变形。再者心部低碳马氏体的体积变化远小于表层先已经形成的高碳马氏,表层高碳马氏体有很高的屈服强度,不足以引起塑性压缩而使变形反向,最后变形仍然保持在齿面拱起变形。


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