汽車同步器齒輪淬火變形問(wèn)題分析
某公司生產(chǎn)的同步器齒輪由20crmnti碳氮共滲淬火而成，由于淬火后變形較大，尤其是橢圓度超差在諸多變形中比較嚴(yán)重。其中兩個(gè)產(chǎn)品170f01齒套橢圓度超差占總數(shù)的30%，7a五齒套橢圓度超差的占總數(shù)的20%左右。為解決橢圓度超差不得不采用壓淬處理，浪費(fèi)大量的人力、物力。為解決淬火后橢圓度超差變形問(wèn)題，我們對(duì)產(chǎn)生變形的原因從原材料、熱處理工藝、設(shè)備情況幾方面進(jìn)行了分析。
1.對(duì)原材料檢驗(yàn)
（1）項(xiàng)目包括化學(xué)成分、硬度、低倍組織、帶狀組織、晶粒度、非金屬夾雜物等各項(xiàng)。檢驗(yàn)結(jié)果表明：化學(xué)成分、硬度、低倍組織、非金屬夾雜物都在國(guó)標(biāo)和圖樣要求的合格范圍。而帶狀組織比較嚴(yán)重，已經(jīng)達(dá)到3級(jí)，晶粒如圖1所示有混晶現(xiàn)象（圖樣要求不大于2級(jí)，比較好是1級(jí)或0級(jí)）。
（2）分析：嚴(yán)重的帶狀組織，是由成分的微觀不均勻引起的，帶狀組織使材料產(chǎn)生各向異性，使淬火變形增大。混晶也是一種組織不均勻現(xiàn)象，其成因同樣與偏析有關(guān)，對(duì)變形影響也很大，此二項(xiàng)必須嚴(yán)格控制，級(jí)別越小越好。
2.重新驗(yàn)證
對(duì)熱處理工藝的合理性進(jìn)行了重新驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)有些產(chǎn)品的滲層深度控制的不合理，如7a三四檔（見(jiàn)圖2a）及五檔齒套（見(jiàn)圖2b）滲層要求0.4~0.7mm，結(jié)果實(shí)際深度平均值達(dá)到0.6~0.8mm。其原因是滲碳時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，原工藝為860℃x220min，強(qiáng)滲；860℃x70min，擴(kuò)散，然后將溫度降低到815℃x30min，淬火。
分析：經(jīng)過(guò)大量的試驗(yàn)及理論分析后得知，強(qiáng)滲及擴(kuò)散溫度合適，而強(qiáng)滲時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，導(dǎo)致滲層深度過(guò)深。
由于齒套的有效厚度只有2.5mm左右，而原來(lái)滲層單邊0.8mm，兩邊加起來(lái)就是1.6mm，幾乎就要淬透，整個(gè)截面硬度很高，熱處理應(yīng)力很大，從而使淬火變形增大，使橢圓變形超差。
3.熱處理設(shè)備情況
（1）淬火油內(nèi)的殘?jiān)把趸ず臀勰嘤捎?沒(méi)有清理，導(dǎo)致大量存在，這些殘?jiān)话愠恋降撞浚瑫?huì)降低淬火油的流動(dòng)性，造成淬火時(shí)各部位冷卻不均，增大淬火變形。
（2）測(cè)量爐內(nèi)溫度的準(zhǔn)確度和不均勻性。1號(hào)淬火加熱爐：實(shí)際溫度877℃，設(shè)定溫度860℃，實(shí)際溫度比設(shè)定及顯示溫度高了17℃。
4.改進(jìn)措施
（1）嚴(yán)格控制原材料帶狀組織級(jí)別，要達(dá)到≤2級(jí)。經(jīng)過(guò)嚴(yán)格控制，現(xiàn)在的帶狀組織如圖3所示。
（2）把7a一二檔齒套強(qiáng)滲時(shí)間減到200min，三四檔及五檔齒套強(qiáng)滲時(shí)間減到180min，經(jīng)過(guò)多爐的試驗(yàn)結(jié)果7a一二檔齒套滲層平均為0.65~0.9mm（要求0.6~0.9mm）和三四檔及五檔齒套0.46~0.65mm（要求0.4~0.7mm）。得到的滲層深度比較滿意。
（3）對(duì)淬火油內(nèi)的殘?jiān)把趸ず臀勰噙M(jìn)行了清理。
經(jīng)過(guò)上面幾方面的改進(jìn)后，使熱處理變形降低，數(shù)據(jù)如下：7a五檔橢圓度變形超差率從30%降到18.2%，s170f01齒套從20%降低到7.1%。
5.結(jié)語(yǔ)
通過(guò)對(duì)原材料帶狀組織和晶粒度均勻性的控制、清理淬火油槽內(nèi)的殘?jiān)约巴ㄟ^(guò)調(diào)整熱處理工藝參數(shù)后得到合理的滲層深度，后使淬火橢圓度超差率降低了10%~15%，減少了經(jīng)濟(jì)損失。
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1.對(duì)原材料檢驗(yàn)
（1）項(xiàng)目包括化學(xué)成分、硬度、低倍組織、帶狀組織、晶粒度、非金屬夾雜物等各項(xiàng)。檢驗(yàn)結(jié)果表明：化學(xué)成分、硬度、低倍組織、非金屬夾雜物都在國(guó)標(biāo)和圖樣要求的合格范圍。而帶狀組織比較嚴(yán)重，已經(jīng)達(dá)到3級(jí)，晶粒如圖1所示有混晶現(xiàn)象（圖樣要求不大于2級(jí)，比較好是1級(jí)或0級(jí)）。
（2）分析：嚴(yán)重的帶狀組織，是由成分的微觀不均勻引起的，帶狀組織使材料產(chǎn)生各向異性，使淬火變形增大。混晶也是一種組織不均勻現(xiàn)象，其成因同樣與偏析有關(guān)，對(duì)變形影響也很大，此二項(xiàng)必須嚴(yán)格控制，級(jí)別越小越好。
2.重新驗(yàn)證
對(duì)熱處理工藝的合理性進(jìn)行了重新驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)有些產(chǎn)品的滲層深度控制的不合理，如7a三四檔（見(jiàn)圖2a）及五檔齒套（見(jiàn)圖2b）滲層要求0.4~0.7mm，結(jié)果實(shí)際深度平均值達(dá)到0.6~0.8mm。其原因是滲碳時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，原工藝為860℃x220min，強(qiáng)滲；860℃x70min，擴(kuò)散，然后將溫度降低到815℃x30min，淬火。
分析：經(jīng)過(guò)大量的試驗(yàn)及理論分析后得知，強(qiáng)滲及擴(kuò)散溫度合適，而強(qiáng)滲時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，導(dǎo)致滲層深度過(guò)深。
由于齒套的有效厚度只有2.5mm左右，而原來(lái)滲層單邊0.8mm，兩邊加起來(lái)就是1.6mm，幾乎就要淬透，整個(gè)截面硬度很高，熱處理應(yīng)力很大，從而使淬火變形增大，使橢圓變形超差。
3.熱處理設(shè)備情況
（1）淬火油內(nèi)的殘?jiān)把趸ず臀勰嘤捎?沒(méi)有清理，導(dǎo)致大量存在，這些殘?jiān)话愠恋降撞浚瑫?huì)降低淬火油的流動(dòng)性，造成淬火時(shí)各部位冷卻不均，增大淬火變形。
（2）測(cè)量爐內(nèi)溫度的準(zhǔn)確度和不均勻性。1號(hào)淬火加熱爐：實(shí)際溫度877℃，設(shè)定溫度860℃，實(shí)際溫度比設(shè)定及顯示溫度高了17℃。
4.改進(jìn)措施
（1）嚴(yán)格控制原材料帶狀組織級(jí)別，要達(dá)到≤2級(jí)。經(jīng)過(guò)嚴(yán)格控制，現(xiàn)在的帶狀組織如圖3所示。
（2）把7a一二檔齒套強(qiáng)滲時(shí)間減到200min，三四檔及五檔齒套強(qiáng)滲時(shí)間減到180min，經(jīng)過(guò)多爐的試驗(yàn)結(jié)果7a一二檔齒套滲層平均為0.65~0.9mm（要求0.6~0.9mm）和三四檔及五檔齒套0.46~0.65mm（要求0.4~0.7mm）。得到的滲層深度比較滿意。
（3）對(duì)淬火油內(nèi)的殘?jiān)把趸ず臀勰噙M(jìn)行了清理。
經(jīng)過(guò)上面幾方面的改進(jìn)后，使熱處理變形降低，數(shù)據(jù)如下：7a五檔橢圓度變形超差率從30%降到18.2%，s170f01齒套從20%降低到7.1%。
5.結(jié)語(yǔ)
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