齿轮激光淬火技术替代常规渗碳工艺.doc

齿轮激光淬火技术替代常规渗碳工艺
周建忠张永康杨继昌毕瑞陈奉斌
摘要：齿轮表面质量的好坏直接影响传动部件的质量和寿命，为此需对齿轮表面进行强化处理，传统的处理方法如渗碳等存在着诸如变形较大,硬化层沿齿廓分布不均等缺陷，从而影响齿轮的使用寿命.通过分析可替代常规齿轮渗碳淬火的激光齿面淬火新技术研究的意义及经济价值，着重讨论了齿面激光淬火的关键技术——表面预处理涂层与方法、激光扫描方式.比较了激光淬火与渗碳工艺的硬度、硬化层深度及抗点蚀疲劳性能等重要指标.结果表明：采用激光淬火齿面技术不仅能提高生产率，降低成本，而且对于某些材料的齿轮完全能代替渗碳淬火工艺.关键词：齿轮；激光淬火；扫描；硬化层中图分类号：TN249；TG156.3文献标识码：A文章编号：1007-1741(2000)02-0039-05
ANewTechnologyofLaserTransformationHardeningReplacingthePresentMethodofGearCaseHardening
ZHOUJian-zhong,ZHANGYong-kang,YANGJi-chang(SchoolofMechanicalEngineering,JiangsuUniversityofScienceandTechnology,Zhenjiang,Jiangsu212013,China)BIRui,CHENFeng-bin(TechnologicalCenter,No.1TractorGroupofChina,Luoyang,Henan471039,China)
Abstract:Itisnecessarythatthetoothsurfaceofgearbehandledbecauseitsqualityaffectstheservelifeoftransmissionpartdirectly,butthereissoseriousdistortionwithtraditionalcasehardeningthatthelifeofgearmightbeshortened.Inthispaper,anewtechnologyoflasertransformationhardeningwhichcouldreplacethepresentmethodofgearcasehardeningisintroduced.Itssignificantandeconomicvalueareanalyzed.Thekeytechniquesoflasertransformationhardeninggear,suchassurfacepretreatmentcoatinganditsmethods,laserscanningpattern,arediscussedindetail.Acomparisonbetweenlasertransformationhardeningandcasehardeningprocessismadeconcerningtheimportantparametersinhardness,depthofhardenedlayerandcontactfatiguestrength.Theresultsshowthatusinglaserquenchingofgearscannotonlyimproveproductivityandreducecostbutalsoreplacethetraditionalcasehardeningforsomegearswhichweremadeofparticularmaterials.Keywords：gear;lasertransformationhardening;scanning;hardenedlayer
1国内外研究现状
齿轮是机械制造行业中应用广泛的零件.为了提高齿轮的承载能力，需对齿轮进行表面硬化处理.而传统的齿轮硬化处理工艺，如渗碳、氮化等表面化学处理和感应表面淬火、火焰表面淬火等存在两个主要问题：即热处理后变形较大和不易获得沿齿廓均匀分布的硬化层，从而影响齿轮的使用寿命.激光淬火是利用激光将材料表面加热到相变点以上，随着材料自身冷却，奥氏体转变为马氏体，从而使材料表面硬化.采用激光淬火齿面，其加热冷却速度很高，工艺周期短，不需要外部淬火介质.具有工件变形小，工作环境洁净，处理后不需要磨齿等精加工，且被处理齿轮尺寸不受热处理设备尺寸的限制等独特优点.早在1980年，美国军事技术研究实验处的应用技术实验室就对齿轮的激光硬化调查结果作过一个广播节目报道，并由芝加哥伊利诺理工学院研究所承担了齿轮的激光硬化研究项目.该所的Altegott同贝尔飞机制造公司的Patel合作发表了一篇题为《直齿圆柱齿轮激光表