【齿轮高频淬火工艺探究案例2000字】

齿轮高频淬火工艺探究案例本章针对C型电机联轴节两端的内花键齿轮Ⅴ经过热处理后的尺寸变化，来探究渗碳淬火工艺对内花键的影响。C型电机联轴节的材料为42CrMo，经过渗碳淬火后从表面硬度及硬化层深度、金相组织等方面来判断热处理后的C型电机联轴节两端的内花键齿轮Ⅴ是否符合技术指标。1.1工件概况本次试验所用的工件为C型电机联轴节，长83.5mm，直径60mm，其内花键参数见表10，如图1.1～1.3所示。热处理要求：高频淬火深度0.4～0.6mm，表面硬度56～60HRC，调质后硬度23～27HRC。如图1.4所示。其生产工艺为：下料→钻孔→调质→半精车→高频淬火→精车→拉键槽→插花键→粗磨→精磨箭头成检→出库。表10C型电机联轴节内花键参数Table10ThemotorcouplingCinternalsplineparameter渐开线花键参数表规格：40×36×20H10DIN5482法向模数m1.9齿数Z20压力角α30°径向变位量X·m+0.049节圆直径DpØ38齿顶圆直径DaØ36齿根圆直径DfrØ40齿厚Sc3.04-3.09量棒直径DmØ3.5跨棒距M32.712-32.612C型电机联轴节材料为42CrMo，其化学成分见表10。42CrMo钢属于超高强度钢，具有较高的强度和韧性，淬透性也较好，没有明显的回火脆性，经调质处理后疲劳极限高，耐多次冲击，低温冲击韧性好。适于制造具有一定强度和韧性的大型、中型塑料模具。其力学性能入下：抗拉强度σb(MPa)：≥1080(110)，屈服强度σs(MPa)：≥930(95)，伸长率δ5(%)：≥12，断面收缩率ψ(%)：≥45，冲击功Akv(J)：≥63，冲击韧性值αkv(J/cm2)：≥78(8)，硬度：≤217HB。表1142CrMo钢的化学成分（质量分数，%）Table11Chemicalcomponentofthe42CrMosteel(massfraction，%)CSiMnSPCrMoNiCu0.38～0.450.17～0.370.50～0.80≤0.035≤0.0350.90～1.200.15～0.25≤0.030≤0.030图1.1C型联轴节上端图1.2C型联轴节下端Figure1.1C-typecouplingupperendFigure1.2C-typecouplinglowerend图3.3C型联轴节侧面Figure1.3C-typecouplingsideview图1.4C型电机联轴节技术图纸Figure1.4C-typecouplingtechnicaldrawings1.2热处理的工艺参数本次试验的热处理工艺：（1）采用RCWG9-40*470*10托辊网带式淬火炉进行调质处理：850℃×5h淬火，600℃×20min油冷，670℃×4h回火，空冷至常温。使其硬度达到23～27HRC。其工艺曲线如图1.5、图1.6。图1.5淬火工艺曲线图1.6回火工艺曲线Figure1.5QuenchingprocesscurveFigure1.6Temperingprocesscurve（2）采用GGP100-0.15-C固态高频感应加热装置对零件进行高频感应淬火：功调81、加热时间1.1s，移动速度900mm/min，淬火液浓度1.1%，采用PW015X感应圈。使其表面硬度达到56～60HRC，硬化层深度为0.4～0.6mm。1.3检验1.3.1硬度及硬化层深度的检验（1）表面硬度C型电机联轴节经过调质处理，最后进高频淬火，对经过回火后的试件进行表面硬度检测，表面硬度要求为23～27HRC，对高频淬火表面硬度要求56～60HRC。采用TH300洛氏硬度计进行测量，金刚石压头150kgf，保持时间2s，恢复时间1s。对一个试件上三个不同部位进行五次测量，分别测量内花键表面硬度，内花键心部硬度，高频淬火表面硬度，分别计算其平均值。 对零件内花键一端侧面进行硬度测量，五次测量值为25.8HRC、26.8HRC、26.8HRC、26.5HRC、26.5HRC，其平均值为26.5HRC，作为试件表面硬度，符合工艺图纸要求。 对零件内花键一端如图1.1进行硬度测量，五次测量值为26.5HRC、25.7HRC、25.9HRC、26.5HRC、25.8HRC，其平均值为26HRC，作为试件心部硬度。 对零件高频淬火部分进行硬度测量，五次测量值为58.6HRC、59.2HRC、58.5HRC、58.6HRC、59.1HRC，其平均值为58.8HRC，作为试件高频淬火表面硬度，符合工艺图纸要求。 （2）硬化层深度 取进行最终热处理后的试件进行镶样，对待测表面进行磨制和抛光，采用MH-3显微硬度计进行测量，加载载荷力为1kg（1kg=9.8N），测量位置距零件表面距离每次递增0.1mm，测量获得维氏硬度（HV1），根据测量位置距零件表面距离制表，绘制硬度分布曲线，如图1.7。确定硬度值为450HV处至零件表面的距离，此距离为硬化层深度。参照国标GB/T5617“钢的感应淬火或火焰淬火后有效硬化层深度的测定”。图1.7硬度分布曲线Figure1.7Hardnessdistributioncurve表12试件维氏硬度测量值Table12Vickershardnessmeasurementofspecimenmm0.7HV1660644637632597304266根据图3.7硬度分布曲线可以得出本次试验试样的硬化层深度为0.55mm，满足工艺图纸硬化层深度要求。1.3.2试样的金相组织分析使用金相显微镜在放大400的倍数下，对进行了渗碳淬火后的试件进行金相组织观察。取来镶好的试样，放置于金相显微镜下，视野从表面到心部，分别对表面组织和心部组织进行观察。如图1.8、图1.9。(a)400×(b)400×图1.8表面组织Figure1.8Surfacetexture（a）400×（b）400×图1.9心部组织Figure1.9Hearttissue 试样经调质处理后，采用HMV-2T显微硬度计对其金相组织进行观察。将镶好的试样用清水和酒精清洗干净，用吹风机吹干后，使用浓度为4%的硝酸溶液腐蚀，腐蚀均匀后用酒精清洗吹干。金相显微镜下所得到试样的金相组织如图2.8和图2.9。其金相组织为铁素体和具有良好综合性能的回火索氏体，分布在铁素体中，呈弥散强化相。1.3.3内花键尺寸变化在机加工完成后的C型电机联轴节取八个试件进行标号，采用三坐标测量仪对标号试件进行内花键尺寸的测量。工作环境：温度20℃±3℃、相对湿度25%-75%。测量时温度20.1℃，相对湿度38%，符合使用工作环境。待试件进行完最终热处理后，经超声波清洗后，清洗表面残留物及油污。采用半自动外圆磨床，对外圆进行磨削，确保测量基准不受热处理后尺寸变化影响。测量前使用乙醇对内花键齿擦拭，再对标号试件进行测量，以确保测量数据准确性。对齿轮Ⅴ进行测量，测量单位为mm，测量数据如表5。表13内花键齿轮Ⅴ尺寸Table13InternalsplinegearVdimension抽检零件序号跨棒距齿顶圆直径齿根圆直径132.719736.173640.0853232.679536.173640.0631332.687236.181940.0