大直径小模数齿轮感应淬火工艺研究.pdf

大直径小模数齿轮感应淬火工艺研究。

太朦重型机器厂高炳章

I提要1本文介龆7对大直径小模数齿轮采用一次感应加热淬戈工艺的优越
性。着重计论7一次感应加热淬．上法工艺参数的选择和计算方法，感应嚣的设计以
及加热冷却的方法，并时一次加热淬火后齿轮的应力分布进行了分析。与用其他加
热淬火工艺处理相比较，采用一次感应加热津戈方法，是提高和稳定齿轮和齿轮轴
的质量、提高生产率、降低成禾的最经济，最育效的手段。

热淬火的方法，而且还有所发展。日本把齿

一
、对齿轮套暖感应淬火方法轮套圈一次加热淬火称为全齿一发法淬
的重新认识火。在日本，最大可淬直径1500ram，齿宽
200mm、模数小于10mm~齿轮，用有机介质
齿轮套圈感应淬火最早用于小模数的齿
冷却，有一套较完菩的津_吠工艺方法和质量
轮，而且多用高、中频加热。为了得到近似
控制的标准，而且对其承载能力进行了研究。
沿齿廓淬火，频率的选择主要依据的判断公
用一次加热淬火工艺和其他工艺淬火的齿
式是；
轮的弯曲疲劳强度均比较，如图l所示(】．
f—×10从图中可以看出，甩整齿津透加齿根部分淬
“一一广
硬一珠加热淬火的齿轮，其抗弯强度比用
式中，，。为最佳颏率(Hz)，m为齿轮模单齿沿齿沟淬火的齿轮稍高，而远优于用齿
数，为系数。根据不同资料(““)，K值面淬火和调质处理的齿轮。由于用一次加热
变化于0．6～2之间。淬火法是使整个齿轮同时加热淬火，齿轮的
由于设备的频率不是无级可变的，所以总体淬火质量较单齿沿齿沟淬火稳定，生产
很难满足备种不同模数齿轮加热淬火的要效率高，成本低。特别是对于难以实现沿齿
求。为此，人们设计了双频淬火法和采用低沟淬火的大直径小模数齿轮，此法是最经济
淬透性钢等以实现沿齿廓淬火。最有效的手段，因此在日本得到了广泛的应
最早提出双频淬火法的是苏联沃洛金高用。
频研究所。近年来设计了高频加中频、超音
频加高频的双频淬火设备，但由于设备复二、大直径小模徽盘状齿轮的

杂，操作不方便，未能大面积推广J低萍透一次加热淬火
性钢心部强度低，且需专门精炼，它的推广
应用也受到了一定限制。1．试验齿轮的尺寸厦技术要求
我们发现，某些工业发达的国家仍在应试验齿轮的尺寸及技术要求见表l，齿
用较原始的单一频率全齿淬硬的套圈感应加轮的结构特点是大而薄，如图2所示。

·奉加兜嚼工作的还青铜建安、羊祝群．张单直、一青奇，李世千等同志

l9

表1试验齿轮(45f~1)的尺寸及技术要求
序号【(靶ra肘m)f憔{淬要$

15j1X55160～7O{首鹿淬凡

2f625×8O60～70膏鹿淬^

jlT6j×5560～70膏鹿淬凡

4IT76×8566~T0首赢淬凡

51T2．5×7560"70首底淖^

固2太直径小模数盘状齿轮

2．齿轮的预备热处理
齿轮的预备热处理，我们采用的是调质
处理。其目的是：为淬火作好组织上的准
备，达到非淬火区的硬度要隶(HB220～
240)，同时最大限度地消除各个冷，热加
=
、一工工序中产生的应力，以减少淬火变形。为
_R
越防止由于调质变形精加工后达不到尺寸要
料
求，或由于加工余量过大造成大量的附加切
削加工应力，齿轮加工余量要适当。对洋火
面薄的齿轮，还应增加半精加工后的消除应
力工序。
3．感应加热淬欠设备的选择
(1)频率的选择
感应加热淬火频率按，。：(K×10。)／
凰1直齿圆柱齿轮经不同方式m计算得到(取K=0．6)。对于模数为4
～7mm的齿轮，加热淬火的最佳频率为
热处理后的承栽能力比较
3．75×10‘～1．22×10Hz。在资科[6]l申
首靶椅质SCM,I．40膏t1r,6mm介绍了齿轮一次加热淬火的额率选择原则，
膏敷j4压力庸2D‘选择结果如表2所示。

丧2齿轮一次加热淬火频率的选择
l顿一玻加热淬史}。s∞、s。。
沿首沟革首淬尢Il‘5oB暑o
jl调埔赴理一12I520
51齿面：高：淖兜；j帅l2436。『3T6比较上述颓率选择的两种结果可看出，
表2中推荐的颓率范围较宽(对同一模数而

言)，而且下限值较低这是因为一次加热850~900℃)，试验结果见表3。从表3所
淬火法不追求沿齿廓淬火，而只是希望得到列结果可以看出，如果采用多次加热淬火，
齿底有一定硬化屠深度的近似沿齿廓淬火。取P。≥0．0~kW／cm是可行的’如果采用

采用一次加热淬火的基点是全齿淬硬加齿沟一次加热淬火，取≥O。x0kW／cm为宜
硬化，并不影响齿轮的弯曲疲劳强度，也不(此处不包括变压器和惑应器的效率)。
降低其抗弯冲击强度)。从表2中可以看表3不同I径齿轮的加热试验结果
出，对于模数为4～7lnm的齿轮，选取8
毒格足寸蕞羲靖率扫趣时问
kHz中频淬火是可行的。(mm)(mtu)(k