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齒輪為什么要進(jìn)行熱處理?

齒輪為什么要進(jìn)行熱處理?

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  根據(jù)不同的承載能力和使用壽命要求,齒輪鍛件熱處理采用的主要方式有調(diào)質(zhì)、滲碳淬火、滲氮、感應(yīng)加熱淬火等,工業(yè)齒輪箱中的齒輪加工制造流程一般要經(jīng)過下料、滾齒、熱處理、磨齒等步驟可以看出熱處理處在中間環(huán)節(jié),鋼材加工成齒輪以后,為什么不可以直接使用,而需要進(jìn)行熱處理后才能使用呢?我們可以從以下三個(gè)方面來(lái)說明。
  第一,齒輪是古老的機(jī)械零件,雖傳承千年,但歷久彌新
  齒輪傳動(dòng)歷史悠久,中國(guó)最早可考證的齒輪出現(xiàn)在距今3000年的指南車上,早期齒輪不考慮齒距和齒形,可稱其為原始齒輪。而現(xiàn)代齒輪起源于歐洲,人們以科學(xué)的方式研究齒輪,出現(xiàn)嚙合原理、強(qiáng)度計(jì)算,并以漸開線齒輪為主,廣泛應(yīng)用,我們可稱其為現(xiàn)代齒輪。
  現(xiàn)代齒輪嚙合,體現(xiàn)著機(jī)械傳動(dòng)之美,齒輪嚙合過程中,既有滾動(dòng)、又有滑動(dòng),一方面齒面承受著高接觸應(yīng)力的挑戰(zhàn),另一方面齒根承受著高彎曲應(yīng)力的考驗(yàn),這就要求制作齒輪的材料同時(shí)具備兩種技能:一是齒輪表面具有足夠的硬度,二是齒輪芯部要有足夠的強(qiáng)度和韌性,就像一位“鋼鐵直男”,堅(jiān)毅的外表下有著一顆溫柔的內(nèi)心。
  鍛件
  研究中人們認(rèn)識(shí)到,齒面的硬度越高強(qiáng)度越大,因此根據(jù)齒輪鍛件表面硬度,現(xiàn)代齒輪的發(fā)展可劃分為兩個(gè)時(shí)期:軟齒面齒輪和硬齒面齒輪。
  軟齒面齒輪是指齒面硬度小于350HBS的齒輪,五十年代的中國(guó)齒輪多是軟齒面,接觸強(qiáng)度比較差,使用壽命也短,但隨著傳遞扭矩不斷提高,齒輪制作的尺寸越來(lái)越大,并且在嚙合過程中由于齒面承受很大的接觸應(yīng)力,這些都開始制約齒輪傳動(dòng)的發(fā)展,需要新的技術(shù)改變這一瓶頸。
  表面硬化齒輪(case hardened)應(yīng)運(yùn)而生,通過熱處理技術(shù)可幫助齒輪實(shí)現(xiàn)表面硬化,同時(shí)保持芯部韌性,如同具備了武裝色霸氣的路飛,工業(yè)齒輪通常采用滲碳淬火的熱處理工藝來(lái)完成華麗轉(zhuǎn)身。滲碳淬火技術(shù)由來(lái)已久,從20世紀(jì)初開始,經(jīng)歷了大約100多年的發(fā)展,到今天已經(jīng)相對(duì)成熟。
  鋼經(jīng)滲碳淬火后形成了一種復(fù)合組織:高碳含量的滲層和低碳含量的芯部。覆蓋滲層的齒面硬度可提高到60HRC,因其充分發(fā)揮了齒面和齒根強(qiáng)度的潛力,使齒輪箱重量和尺寸大幅度減小,從而使功率密度(Power Density)提高到前所未有的高度,至此代表著更經(jīng)濟(jì)、更高技術(shù)的硬齒面齒輪時(shí)代到來(lái)。
  第二,熱處理是齒輪的必修課,經(jīng)烈火淬煉、終涅槃重生
  齒輪滲碳淬火的過程,就如同個(gè)人成長(zhǎng)過程中經(jīng)歷的困難和歷練,通過硬化變身,它讓一個(gè)齒輪變得強(qiáng)大和自信,在面對(duì)惡劣工況的時(shí)候發(fā)揮出驚人的承載力。
  齒輪的滲碳過程是指在950℃高溫下用化學(xué)方法把碳元素滲入到齒輪的表層,使表層碳含量增加,形成一定碳濃度梯度,這樣就獲得表層高碳、芯部仍保持原有成分的狀態(tài)。齒輪穿上了一層“盔甲”,等待淬火完成最后的涅槃。古代的寶劍核心之一在于淬火,同樣的道理,齒輪最終機(jī)械性能決定于滲碳后的淬火工藝,這是因?yàn)榇慊鸬倪^冷作用可以使奧氏體進(jìn)行馬氏體轉(zhuǎn)變。
  鍛件
  第三,熱處理是齒輪技術(shù)的飛躍,然百尺竿頭,需更進(jìn)一步
  硬齒面齒輪技術(shù)沒有專利,但它是國(guó)際上行業(yè)認(rèn)可的一種技術(shù),齒輪通過表面硬化的熱處理技術(shù)完成了一次技術(shù)變革,在這次技術(shù)更新中,人們認(rèn)識(shí)到優(yōu)良的齒輪材料是前提,熱處理工藝是關(guān)鍵,兩者結(jié)合才能將齒輪鍛件的潛力開發(fā)到最大。
  sOULu6">滲碳淬火后的齒輪齒面硬度提高倍數(shù)遠(yuǎn)高于齒根強(qiáng)度提高幅度,需彌補(bǔ)水桶中短板,均衡齒面和齒根強(qiáng)度,需要從原材料層面嚴(yán)格把控,采用優(yōu)質(zhì)合金鋼18CrNiMo7-6作為齒輪的加工材料。18CrNiMo7-6有著很高的綜合機(jī)械性能,具有高強(qiáng)度、高韌性和高淬透性等優(yōu)點(diǎn),在重載減速器、風(fēng)電行業(yè)的關(guān)鍵件是主導(dǎo)應(yīng)用材料。
  為確保其產(chǎn)品的高效性、可靠性,這對(duì)材料質(zhì)量技術(shù)指標(biāo)不斷提出新的要求,同時(shí)對(duì)材料的晶粒度、含氧量、淬透性、非金屬夾雜等提出更高的標(biāo)準(zhǔn),為齒輪傳動(dòng)的金字塔打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ),也同時(shí)成就了FLENDER 減速器在重載、惡劣工況下所表現(xiàn)出的超高品質(zhì)及可靠性。

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發(fā)布時(shí)間:2023-11-27 13:30:47