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1、第21卷第2期江蘇理工大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)Vol.21No.22000年3月JournalofJiangsuUniversityofScienceandTechnology(NaturalScience)Mar.2000齒輪激光淬火技術(shù)替代常規(guī)滲碳工藝11122周建忠,張永康,楊繼昌,畢瑞,陳奉斌(1江蘇理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院,江蘇鎮(zhèn)江212013;2中國一拖集團(tuán)技術(shù)中心,河南洛陽471039)摘要:齒輪表面質(zhì)量的好壞直接影響傳動部件的質(zhì)量和壽命,為此需對齒輪表面進(jìn)行強(qiáng)化處理,傳統(tǒng)的處理方法如滲碳等存在著諸如變形較大,硬化層沿齒廓分布不
2、均等缺陷,從而影響齒輪的使用壽命通過分析可替代常規(guī)齒輪滲碳淬火的激光齒面淬火新技術(shù)研究的意義及經(jīng)濟(jì)價值,著重討論了齒面激光淬火的關(guān)鍵技術(shù)表面預(yù)處理涂層與方法、激光掃描方式比較了激光淬火與滲碳工藝的硬度、硬化層深度及抗點蝕疲勞性能等重要指標(biāo)結(jié)果表明:采用激光淬火齒面技術(shù)不僅能提高生產(chǎn)率,降低成本,而且對于某些材料的齒輪完全能代替滲碳淬火工藝關(guān)鍵詞:齒輪;激光淬火;掃描;硬化層中圖分類號:TN249;TG156.3文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1007-1741(2000)02-0039-05了一篇題為直齒圓柱齒輪激光表面硬化1國內(nèi)外研究現(xiàn)狀MM&
3、T的論文,公布了實驗結(jié)果:對激光表面硬化處理后和經(jīng)滲碳處理后的AMS(美國航空材料齒輪是機(jī)械制造行業(yè)中應(yīng)用廣泛的零件為規(guī)范)6265正齒輪的抗膠合壽命與齒的彎曲強(qiáng)度了提高齒輪的承載能力,需對齒輪進(jìn)行表面硬化的比較表明,激光硬化代替滲碳處理在航空器件處理而傳統(tǒng)的齒輪硬化處理工藝,如滲碳、氮化中的AMS6265齒輪能得到顯著的經(jīng)濟(jì)效果,有等表面化學(xué)處理和感應(yīng)表面淬火、火焰表面淬火效硬化深度為0.66~0.86mm,單件成本降低了[1]等存在兩個主要問題:即熱處理后變形較大和不37%~78%八十年代末,美國加州機(jī)電研究易獲得沿齒廓均勻分布的硬化層,從而影響齒
4、輪所的JamesFLewis用5kW激光器對大型花鍵的使用壽命軸進(jìn)行激光淬火,在掃描速度4.32~7.62mm/s,激光淬火是利用激光將材料表面加熱到相變光斑直徑6.35~7.62mm的條件下,獲得淬火硬[2]點以上,隨著材料自身冷卻,奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏度HRC59,深度0.762~0.864mm的淬硬層體,從而使材料表面硬化采用激光淬火齒面,其美國軍方研究所用激光淬火潛水艇、飛機(jī)等重載加熱冷卻速度很高,工藝周期短,不需要外部淬火大齒輪,解決常規(guī)熱處理引起齒輪變形過大及噪介質(zhì)具有工件變形小,工作環(huán)境潔凈,處理后不音問題激光淬火的齒輪包括AH-64直升機(jī)
5、輔需要磨齒等精加工,且被處理齒輪尺寸不受熱處助動力裝置的行星齒輪及飛機(jī)主傳動裝置的傳動理設(shè)備尺寸的限制等獨特優(yōu)點齒輪由于激光硬化后不需要研磨,故可大大降[3]早在1980年,美國軍事技術(shù)研究實驗處的應(yīng)低生產(chǎn)成本,提高生產(chǎn)率用技術(shù)實驗室就對齒輪的激光硬化調(diào)查結(jié)果作過相對而言,國內(nèi)在這方面的研究起步較晚,遠(yuǎn)一個廣播節(jié)目報道,并由芝加哥伊利諾理工學(xué)院未達(dá)到能夠工業(yè)化應(yīng)用的程度,究其原因主要有研究所承擔(dān)了齒輪的激光硬化研究項目該所的以下幾點:由于歷史原因,我國激光器及零部件Altegott同貝爾飛機(jī)制造公司的Patel合作發(fā)表生產(chǎn)水平較低,激光器是一種集光、
6、機(jī)、電等多種收稿日期:1999-10-29作者簡介:周建忠,男,江蘇理工大學(xué)副教授,博士生40江蘇理工大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)2000年3月學(xué)科和技術(shù)于一體的高科技產(chǎn)品在我國現(xiàn)有的對于有些低碳鋼材料,在其表面用炭黑粉末處理,工業(yè)水平上,元器件的生產(chǎn)不過關(guān),導(dǎo)致激光器光在進(jìn)行激光淬火時可起滲碳作用學(xué)模式不好,穩(wěn)定性和可靠性不高,不能滿足工廠22激光掃描方式條件下長期穩(wěn)定地工作,而進(jìn)口激光器又價格昂221周向連續(xù)螺旋掃描貴;由于激光加工涉及到多種學(xué)科,國內(nèi)缺乏一周向連續(xù)螺旋掃描方法是采用光束垂直于
7、齒批高水平的技術(shù)力量對激光加工工藝進(jìn)行綜合研輪軸線,齒輪連續(xù)轉(zhuǎn)動,激光束(或齒輪)軸向移究,并且對激光設(shè)備二次開發(fā)的研究也得不到深動,在齒面上形成螺旋狀間隔硬化帶,如圖1周入,工業(yè)界難以看到激光加工的優(yōu)越性;激光加向掃描時各點入射光線不平行,亦即與齒輪對稱工設(shè)備的費(fèi)用一次性投入較大,多數(shù)單位對其帶來的經(jīng)濟(jì)效益認(rèn)識不足,致使在使用時較為謹(jǐn)慎;國內(nèi)多數(shù)企業(yè)對傳統(tǒng)熱處理工藝帶來的工業(yè)污染和環(huán)境保護(hù)不夠重視,而對激光淬火這門清潔工藝的優(yōu)越性認(rèn)識不足目前,國內(nèi)從事這方面研究的有長春光學(xué)精密機(jī)械學(xué)院、天津紡織工學(xué)院和上海海運(yùn)學(xué)院等單位,分別就齒輪激光、淬火的激光掃
8、描方式、機(jī)理及工藝參數(shù)優(yōu)化等技術(shù)進(jìn)行了
