齒輪常用的表面淬火方法有火焰淬火、感應淬火和接觸電阻加熱淬火等，此外還有先進的激光淬火等。利用表面加熱淬火而得到表面硬化層后，齒輪的心部仍可以保持原來的顯微組織和性能不變，從而達到提高疲勞強度和耐磨性并保持心部韌性的優(yōu)良綜合性能。并可以節(jié)省能源、減小齒輪淬火畸變。
1.表面淬火的分類
見表1。
表1 表面淬火的分類
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分類 |
工藝 |
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粗分 |
細分 |
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加熱時所具有的供熱方法 |
— |
感應淬火、火焰淬火、鹽浴加熱淬火、電解液淬火、接觸電阻加熱淬火、激光淬火、電子束淬火、離子束淬火、高頻脈沖電流感應淬火、太陽能加熱淬火等 |
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能量密度 |
較低能量密度加熱 |
感應淬火、火焰淬火、鹽浴加熱淬火、電解液淬火等 |
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高能量密度加熱 |
激光淬火、電子束淬火、離子束淬火、接觸電阻加熱淬火、太陽能加熱淬火等 |
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能量來源 |
內(nèi)熱源加熱 |
感應淬火、脈沖電流感應淬火等 |
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外熱源加熱 |
火焰淬火、鹽浴加熱淬火、電解液淬火、接觸電阻加熱淬火、激光淬火、電子束淬火、離子束淬火、太陽能加熱淬火等 |
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2.表面淬火齒輪的一般技術要求
1）表面淬火齒輪的技術要求見表2。
表2 表面淬火齒輪的技術要求
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項目 |
小齒輪 |
大齒輪 |
說明 |
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硬化層深度/mm |
（0.2~0.4）m① |
有效硬化層深度，按標準GB/T 5617—2005規(guī)定 |
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齒面硬度HRC |
50~55 |
45~50或300~400HW |
如果傳動比為1∶1，則大小齒輪齒面硬度可以相等 |
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表層組織 |
細針狀馬氏體 |
齒部不允許有鐵素體 |
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心部硬度HBW |
調(diào)質(zhì)：碳鋼265~280 合金鋼270~300 |
對某些要求不高的齒輪可以采用正火作為預備熱處理 |
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①m為齒輪模數(shù)（mm）。
2）齒輪表面淬火硬化層分布形式、強化效果及應用范圍
a、齒根不淬硬
工藝方法：回轉(zhuǎn)加熱淬火法。
強化效果：齒面耐磨性提高；彎曲疲勞強度沒有多大影響，許用彎曲應力低于該鋼材調(diào)質(zhì)后的水平。
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高頻（包括 超音頻）淬火 |
中頻（2.5kHz、8kHz）淬火 |
火焰淬火 |
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感應處理齒輪直徑由設備功率決定；齒輪寬度10~100mm；m≤5mm |
處理齒輪直徑由設備功率決定，齒輪寬度35~150mm；個別可達400mm；m≤10mm |
齒輪直徑可達450mm；專用淬火機床；m≤6mm，個別情況可到m≤12mm |
注：m—齒輪模數(shù)（mm）。
b、齒根淬硬
工藝方法：回轉(zhuǎn)加熱淬火法。
強化效果：齒面耐磨性及齒根彎曲疲勞強度都得到提高；許用彎曲應力比調(diào)質(zhì)狀態(tài)提高30%~50%；可部分代替滲碳齒輪。
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高頻（包括 超音頻）淬火 |
中頻（2.5kHz、8kHz）淬火 |
火焰淬火 |
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感應處理齒輪直徑由設備功率決定；齒寬10~100mm；m≤5mm |
處理齒輪直徑由設備功率決定，齒輪寬度35~150mm，個別可達400mm；m≤10mm |
齒輪直徑可達450mm；m≤6mm，個別情況可到m≤10mm |
c、齒根淬硬
工藝方法：單齒連續(xù)加熱淬火法。
強化效果：齒面耐磨性提高；彎曲疲勞強度受一定影響（一般硬化層結束于離齒根2~3mm處）；許用彎曲應力低于該鋼材調(diào)質(zhì)后的水平。
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高頻（包括 超音頻）淬火 |
中頻（2.5kHz、8kHz）淬火 |
火焰淬火 |
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齒輪直徑不受限制，m≥5mm |
齒輪直徑不受限制，m≥8mm |
齒輪直徑不受限制，m≥6mm |
d、齒根淬硬
工藝方法：沿齒溝連續(xù)加熱淬火法。
強化效果：齒面耐磨性及齒根彎曲疲勞強度均提高；許用彎曲應力比調(diào)質(zhì)狀態(tài)提高30%~50%；可部分代替滲碳齒輪。
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高頻（包括 超音頻）淬火 |
中頻（2.5kHz、8kHz）淬火 |
火焰淬火 |
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齒輪直徑不受限制，m≥5mm |
齒輪直徑不受限制，m≥8mm |
齒輪直徑不受限制，m≥10mm |
3）表面淬火齒輪的典型加工流程：坯料→鍛坯正火（或退火）→機械粗加工→調(diào)質(zhì)→機械半精加工（制坯）和制齒→表面淬火→低溫回火→機械精加工→成品。
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