降低大直径齿轮热处理畸变的工艺改进

崔 鼎 ，李 鹏

(西安法士特汽车传动有限公司，陕西 西安 710119)

齿轮传动是机械传动的一种主要传动形式，齿轮精度的高低决定了机械传动的精确性和平稳性，而热处理变形是影响齿轮精度的主要因素[1]。某工程机械齿轮结构如图1所示。外齿模数m=5,齿数z=68，螺旋角20.25°，花键模数m=1.5875,齿数z=48，压力角30°，渗碳硬化层深0.90～1.50 mm，表面硬度59～65 HRC，心部硬度在硬化层深方向1.1 mm处不低于30 HRC，表面网状非马氏体组织层深≤0.02 mm，表面不允许有脱碳层，残余奥氏体≤5级，碳化物≤3级，硬化层深处表层贝氏体≤2级。尺寸精度要求为齿向公差0.02 mm，跨棒距范围416.429±0.133 mm，量棒12。齿轮材料为8620RH(美国机动车工程师协会标)，化学成分(质量分数，%)为：0.19～0.23 C，0.80～1.10 Mn，0.45～0.70 Cr，0.08～0.25 Mo，0.015～0.025 S，≤0.18 Si，≤0.02 P。

图1 零件简图Fig.1 Parts sketch

零件加工工艺流程为：下料→锻造→正火→粗车→拉花键→精车→滚齿→钻孔→热处理(渗碳、空冷→压淬)→磨齿。渗碳和空冷处理工序在爱协林VKEs5/3型1.5 t箱式炉生产线上完成，采用图2工装支撑零件；二次加热在9工位的转底炉上完成；采用黑森SP500型淬火压床生产线，完成压淬、热后清洗、低温回火工序。其中压淬工艺参数为：扩张芯轴的压力为200 psi；齿轮大端面和齿轮小端面均采用脉冲施压，频次为4 s开1 s关，压力为90 psi；淬火油为好富顿K2000油，淬火油流量为1200 L/min，压淬时间380 s。磨齿设备为莱森豪尔RZ550型磨齿机，滚齿后零件齿部单边磨量为0.40 mm。

图2 零件正火热处理时备料示意图Fig.2 Schematic diagram of material preparation during normalizing heat treatment of parts

采用上述工艺流程加工零件的废品率达到5%～10%，主要不合格项为在磨齿工序出现的齿部黑皮，如图3所示。

图3 磨齿出现局部黑皮(没有磨量)Fig.3 Local black skin appears on gear grinding (no grinding amount)

1 零件数据测量与分析

对零件进行跟踪试验，找出局部黑皮原因。……