PDF《如何选用淬火油控制渗碳齿轮变形》

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5 作者简介 : 王培忠 (

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5 9一),男, 本科 , 高级工程 师,从事齿轮热处理技术工作 . 联系电话 :

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E―ma r l: z u o y p @n j k e r u n . c o r n 第1期王培忠等: 如何选用淬火油控制渗碳齿轮变形 当红热的工 件浸人油 中, 工件表 面的淬火油迅 速气化, 并立即在工件表面形成一层蒸 汽膜 , 工件 的 热量主要通过蒸汽膜 的辐射和传导来传递 , 此时工 件冷却速度缓慢 , 直到工件表 面所 提供 的热量不足 以维持蒸汽膜所需要 的热量时 , 蒸 汽膜破裂 , 开始进 入沸腾冷却阶段 .蒸汽膜 阶段 向沸腾阶段转变 的温 度, 称为淬火油的特性温度. 进入沸腾冷却阶段后 , 工 件直接 与淬火油接触 , 淬火油在工件表面产生强烈 沸腾 , 工件 的热量被油 气化吸收, 散热速度加快 , 冷却速度达到最 大值.工 件表面的温度迅速降低 , 当工件表 面温度低 于油 的 沸点时 , 开始进人对流冷却 阶段 .对 流冷却 阶段 主 要通过对流传导 的方式进行 , 该阶段冷却速度 明显 下降. 淬火油的冷却 特性 曲线 如图 l 所示 , 淬火油 的 特性温度对应 的点通 常称为 A点,最大冷速对应 的 点称为 B点,沸腾冷却 阶段与对流冷却 阶段 的转变 点通常称为 C点, 这三个点通常是我们解读淬火油 冷却性能的基本依据. . 云『一8KRl18o4℃,s在6

1 1 ℃ 图1淬火介质 冷却 特性 曲线 F i g .

1 C o o l i n g c u r v e o f q u e n c h i n g me di u m 存在物态变化 的介质在蒸 汽膜到沸腾阶段 的转 变过程中都存在很大 的 不确定性 , 即使是在相 同 的条件下 , 破膜 的时 间、 位置具有相 当大 的随机 性. 正是淬火油这种破膜的 不确定性 导致淬火冷却的 不均匀性 , 这是 使得齿轮淬火变形 可控制性变差 的 重要 原 因之 一.2齿轮渗碳淬火的油品选择方法 重载齿轮 和小模齿 轮 的淬火 变形机 理完 全不 同,重载齿轮主要是 热胀冷缩 和组 织转变相互作用 的结果 , 通过淬 火油难 以从根本上 解决.小模齿轮 的淬火变形相对来说更复杂一些 , 根据形状、 大小 、 尺寸 , 其变形的特点差别很大 , 但是通过淬火油冷却 性能的优化可以较好地控制淬火变形 . 简单地讲 , 油品选择的基本原则是 : 在保证有效 硬化层 的前提下 , 尽量降低淬火应力 , 以减小变形及 开裂的风险.但并不是说油 品冷速越慢 , 齿轮 变形 就越小 , 而是要根据齿轮的形状 、 大小选择冷却性能 分布合理的淬火油 , 以协调淬火 过程的热应力 和组 织应力 . 在正常情况 下,小模数齿轮齿形热处理后较热 处理前齿顶下垂现象 , 即压力角增 大;

齿 向热处理后 较热处理前有变直的趋势 , 即螺旋角减小的现象H J . 对于变截 面齿轮 , 如半轴齿轮、 后桥从 动齿轮 , 变形 就复杂多了, 主要表现为花键 喇叭 口、 平 面度差 ( 翘曲) 等 .其实从淬火介质 的角度看 , 引起齿轮淬火变 形 的原因, 可主要归结为淬火冷却不均匀和冷却速 度不合适 . 齿形齿向的变形是主要 由齿轮 自身的结构因素 造成 , 由于形 状复杂、 壁厚不均 , 在 同一冷却条件下 轮齿各部位的温度很难一致.轮齿 的不同部位存在 加热 和冷却 的不 同时性 ;

若采用淬火油 同时存在冷 却的 不确定性 , 加剧了冷却的不均匀性 ;