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齿轮的表面淬火技术

齿轮常用的表面淬火方法有火焰淬火、感应淬火和接触电阻加热淬火等,此外还有先进的激光淬火等。利用表面加热淬火而得到表面硬化层后,齿轮的心部仍可以保持原来的显微组织和性能不变,从而达到提高疲劳强度和耐磨性并保持心部韧性的优良综合性能。并可以节省能源、减小齿轮淬火畸变。


1.表面淬火的分类

见表1。

表面淬火的分类

分类

工艺

细分

加热时所具有的供热方法

感应淬火、火焰淬火、盐浴加热淬火、电解液淬火、接触电阻加热淬火、激光淬火、电子束淬火、离子束淬火、高频脉冲电流感应淬火、太阳能加热淬火等

能量密度

较低能量密度加热

感应淬火、火焰淬火、盐浴加热淬火、电解液淬火等

高能量密度加热

激光淬火、电子束淬火、离子束淬火、接触电阻加热淬火、太阳能加热淬火等

能量来源

内热源加热

感应淬火、脉冲电流感应淬火等

外热源加热

火焰淬火、盐浴加热淬火、电解液淬火、接触电阻加热淬火、激光淬火、电子束淬火、离子束淬火、太阳能加热淬火等

 2.表面淬火齿轮的一般技术要求

1)表面淬火齿轮的技术要求见表2。

表面淬火齿轮的技术要求

项目

小齿轮

大齿轮

说明

硬化层深度/mm

0.2~0.4m

有效硬化层深度,按标准GB/T 56172005规定

齿面硬度HRC

50~55

45~50300~400HW

如果传动比为11,则大小齿轮齿面硬度可以相等

表层组织

细针状马氏体

齿部不允许有铁素体

心部硬度HBW

调质:碳钢265~280

      合金钢270~300

对某些要求不高的齿轮可以采用正火作为预备热处理

m为齿轮模数(mm)。

2)齿轮表面淬火硬化层分布形式、强化效果及应用范围

a、齿根不淬硬

工艺方法:回转加热淬火法。

强化效果:齿面耐磨性提高;弯曲疲劳强度没有多大影响,许用弯曲应力低于该钢材调质后的水平。

高频(包括

超音频)淬火

中频(2.5kHz8kHz)淬火

火焰淬火

感应处理齿轮直径由设备功率决定;齿轮宽度10~100mmm5mm

处理齿轮直径由设备功率决定,齿轮宽度35~150mm;个别可达400mmm10mm

齿轮直径可达450mm;专用淬火机床;m6mm,个别情况可到m12mm

注:m—齿轮模数(mm)。

b、齿根淬硬

工艺方法:回转加热淬火法。

强化效果:齿面耐磨性及齿根弯曲疲劳强度都得到提高;许用弯曲应力比调质状态提高30%~50%;可部分代替渗碳齿轮。

高频(包括

超音频)淬火

中频(2.5kHz8kHz)淬火

火焰淬火

感应处理齿轮直径由设备功率决定;齿10~100mmm5mm

处理齿轮直径由设备功率决定,齿轮宽度35~150mm,个别可达400mmm10mm

齿轮直径可达450mmm6mm,个别情况可到m10mm

c、齿根淬硬

工艺方法:单齿连续加热淬火法。

强化效果:齿面耐磨性提高;弯曲疲劳强度受一定影响(一般硬化层结束于离齿根2~3mm处);许用弯曲应力低于该钢材调质后的水平。

高频(包括

超音频)淬火

中频(2.5kHz8kHz)淬火

火焰淬火

齿轮直径不受限制,m5mm

齿轮直径不受限制,m8mm

齿轮直径不受限制,m6mm

d、齿根淬硬

工艺方法:沿齿沟连续加热淬火法。

强化效果:齿面耐磨性及齿根弯曲疲劳强度均提高;许用弯曲应力比调质状态提高30%~50%;可部分代替渗碳齿轮。

高频(包括

超音频)淬火

中频(2.5kHz8kHz)淬火

火焰淬火

齿轮直径不受限制,m5mm

齿轮直径不受限制,m8mm

齿轮直径不受限制,m10mm

3)表面淬火齿轮的典型加工流程:坯料→锻坯正火(或退火)→机械粗加工→调质→机械半精加工(制坯)和制齿→表面淬火→低温回火→机械精加工→成品。