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《鋼齒輪的熱處理工藝設(shè)計論文.doc》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、20CrMo鋼齒輪的熱處理工藝設(shè)計【摘要】齒輪是機械設(shè)備中的關(guān)鍵零件，齒輪質(zhì)量的優(yōu)劣直接關(guān)系到整個設(shè)備的使用壽命。而齒輪質(zhì)量的好壞在很大程度上取決于齒輪材料及其熱處理工藝。因此，國內(nèi)外與齒輪制造相關(guān)的廠家都極為重視齒輪材料及其熱處理技術(shù)的研究開發(fā)，并先后開發(fā)一系列新型齒輪材料及先進(jìn)的熱處理工藝。20CrMo鋼是制造齒輪的主要材料，于是研究一套以20CrMo為原料的齒輪熱處理工藝便是研究任務(wù)的重中之重?！娟P(guān)鍵詞】齒輪齒輪鋼發(fā)展熱處理特性缺陷工藝1概述1.1齒輪的材料選擇齒輪是現(xiàn)代機械中應(yīng)用最廣泛的一種機械傳動零件，合理地選擇
2、和使用金屬材料尤為重要。大致上講，應(yīng)主要滿足齒輪材料所需的機械性能、工藝性能和經(jīng)濟性要求三個方面：1.1.1滿足齒輪材料的機械性能材料的機械性能包括強度、硬度、塑性及韌性等，反映材料在使用過程中所表現(xiàn)出來的特性。齒輪在嚙合時齒面接觸處有接觸應(yīng)力，齒根部有最大彎曲應(yīng)力，可能產(chǎn)生齒面或齒體強度失效。齒面各點都有相對滑動，會產(chǎn)生磨損。齒輪主要的失效形式有齒面點蝕、齒面膠合、齒面塑性變形和輪齒折斷等。因此要求齒輪材料有高的彎曲疲勞強度和接觸疲勞強度，齒面要有足夠的硬度和耐磨性，芯部要有一定的強度和韌性。1.1.2滿足齒輪材料的工藝
3、性能材料的工藝性能是指材料本身能夠適應(yīng)各種加工工藝要求的能力。齒輪的制造要經(jīng)過鍛造、切削加工和熱處理等幾種加工，因此選材時要對材料的工藝性能加以注意。一般來說，碳鋼的鍛造、切削加工等工藝性能較好，其機械性能可以滿足一般工作條件的要求。但強度不夠高，淬透性較差。而合金鋼淬透性好、強度高，但鍛造、切削加工性能較差。我們可以通過改變工藝規(guī)程、熱處理方法等途經(jīng)來改善材料的工藝性能。1.1.3滿足齒輪材料的經(jīng)濟性要求所謂經(jīng)濟性是指最小的耗費取得最大的經(jīng)濟效益。在滿足使用性能的前提下，選用齒輪材料還應(yīng)注意盡量降低零件的總成本。我們可以
4、從以下幾方面考慮：從材料本身價格來考慮。碳鋼和鑄鐵的價格是比較低廉的，因此在滿足零件機械性能的前提下選用碳鋼和鑄鐵，不僅具有較好的加工工藝性能，而且可降低成本。從金屬資源和供應(yīng)情況來看，應(yīng)盡可能減少材料的進(jìn)口量及價格昂貴材料的使用量。從齒輪生產(chǎn)過程的耗費來考慮：采用不同的熱處理方法相對加工費用也不一樣；通過改進(jìn)熱處理工藝也可以降低成本；所選鋼種應(yīng)盡量少而集中，以便采購和管理；我們還可以通過改進(jìn)工藝來提高經(jīng)濟效益。1.2齒輪鋼齒輪是汽車制造業(yè)中的關(guān)鍵零部件之一。汽車齒輪用鋼應(yīng)具有高強度、耐疲勞、耐磨損和良好的尺寸精度。齒輪鋼
5、的強度特性包括輪齒的彎曲強度、齒面強度、沖擊強度和耐磨性能等。高質(zhì)量齒輪鋼要求淬透性帶寬度窄、純凈度高、晶粒細(xì)小均勻和較高的抗彎曲沖擊力。窄淬透性帶寬度的齒輪鋼熱處理后的彎曲變形量小從而齒輪的修磨量小、嚙合精度高。冶煉時化學(xué)成分的控制是保證窄淬透性帶的關(guān)鍵。鋼中的氧含量是影響齒輪疲勞壽命的重要因素，在冶煉過程中應(yīng)采取降低氧含量的工藝技術(shù)。在生產(chǎn)和加工過程中應(yīng)控制晶粒度，防止出現(xiàn)混晶，從而穩(wěn)定齒輪性能。然而車輛經(jīng)常換擋，使齒輪端部受到多次撞擊，加之車輛使用時因路況、環(huán)境、車速等的不同，齒輪有時在過載和強烈沖擊條件下工作，使齒
6、輪出現(xiàn)多種不同的失效形式。因而車輛齒輪在要求的尺寸表面精度、正常的承載和良好的潤滑條件下，影響其失效的主要因素除了制造齒輪所用材料的化學(xué)成分和冶金質(zhì)量之外，還與齒輪熱處理缺陷有關(guān)。據(jù)此可以加強齒輪材料熱處理技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用，從而在車輛行業(yè)等方面逐步實現(xiàn)強韌性、輕量化、高效化的目標(biāo)。齒輪鋼使用覆蓋面較廣，除轎車、貨車、農(nóng)用車和摩托車等車輛齒輪制造使用外，工程機械齒輪使用量也較大。目前我國齒輪鋼的年需求量在5O萬t以上，從國內(nèi)市場供需情況看，國產(chǎn)齒輪鋼在數(shù)量上基本能滿足國內(nèi)汽車及工程機械齒輪的需求。我國汽車用齒輪鋼的鋼種及系列
7、是與汽車產(chǎn)品技術(shù)引進(jìn)分不開的。如引進(jìn)德系品牌的桑塔納、奧迪、捷達(dá)轎車技術(shù)時，齒輪鋼也同時采用了大眾企標(biāo)的Mn—Cr系列齒輪鋼。在引進(jìn)日系汽車品牌的同時，其相關(guān)的零部件用材也基本采用了JIS標(biāo)準(zhǔn)和對應(yīng)牌號。1.3國內(nèi)外汽車齒輪鋼的發(fā)展現(xiàn)狀我國汽車用齒輪鋼的鋼種及系列是與汽車產(chǎn)品技術(shù)引進(jìn)分不開的。如引進(jìn)德系品牌的桑塔納、奧迪、捷達(dá)轎車技術(shù)時，齒輪鋼也同時采用了大眾企標(biāo)的Mn—Cr系列齒輪鋼，在引進(jìn)日系汽車品牌的同時，其相關(guān)的零部件用材也基本采用了JIS標(biāo)準(zhǔn)和對應(yīng)牌號。當(dāng)前國內(nèi)齒輪鋼的主體鋼種仍是20CrMnTiH。配合國內(nèi)汽車
8、工業(yè)引進(jìn)而試制的新產(chǎn)品有Cr系、Cr—Mo系、Ca—Mn系、Ca一Mn一B系、Cr一Ni—Mo系、Cr—Mn—Ni系等20多個鋼種。其產(chǎn)量基本能滿足國產(chǎn)化的要求并對齒輪鋼的結(jié)構(gòu)調(diào)整起了先導(dǎo)作用。引進(jìn)鋼號的新產(chǎn)品試制也基本上是按國外企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)訂貨而后組織生產(chǎn)，與老產(chǎn)品相比，標(biāo)準(zhǔn)要求高得多，主要表現(xiàn)在以下方面
