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防止硬齒面齒輪磨齒裂紋的工藝措施
更新時間:2021-03-10   點擊次數:1765次

防止硬齒面齒輪磨齒裂紋的工藝措施

1.熱處理方面的工藝措施

對磨削裂紋越敏感的材料,在磨削中越容易形成裂紋,降低材料對磨削裂紋敏感的程度,就降低了磨削裂紋的發生機率。20CrMnTi和20Cr2Ni4A這二種材料對磨削裂紋是比較敏感的材料,而這種敏感性又因滲碳熱處理工藝規范的不同而不同,因此可通過改變滲碳、淬火、回火工藝而加以適當的調控和降低。正因為如此采取以下措施:

  1. 降低滲碳件的淬火溫度:用20CrMnTi加工的齒輪,在930℃中滲碳,滲碳后直接淬火,由淬火溫度860℃降至830℃時,在不改變磨削條件的情況下,也可以消除較為嚴重的磨削裂紋。

  2. 表面碳濃度要適當,碳濃度應控制在0.7%~0.9%范圍之內。碳濃度分布梯度要平緩,以保障良好的表面強度和應力分布。

    重載齒輪的碳含量應控制在下限,這樣就有利于控制碳化物的大小和形狀。碳含量控制在上*,會增強形成殘余奧氏體的趨向,并有增加碳化物,表層氧化與降低齒根強度的趨向。據有關資料表明,美國對重載齒輪表面碳濃度已控制在0.65%左右。

  3. 回火越不充分,磨削裂紋敏感性就越高。因此,必須進行充分回火,以提高滲碳淬硬表面的塑性,使殘余應力得以平衡或降低,改善表面應力的分布狀況。從而降低出現磨削裂紋的機率。

  4. 控制殘余奧氏的數量,防止齒輪在磨削時產生組織轉變,而產生較大的組織應力,嚴格控制殘余奧氏體在25%之內,對重要的齒輪應控制在20%以內。

  5. 主要控制碳化物的大小、數量、形態和分布,以獲得彌散分布細顆粒碳化物,從而提高材料的斷裂強度,減少脆性。

  6. 控制馬氏體的級別,要獲得隱晶狀、細針狀的馬氏體,避免產生粗大針狀馬氏體,從而減少裂紋源,以提高材料的斷裂強度。馬氏體的級別3級。

  7. 采取必要的工藝措施控制熱處理的變形,以減小磨齒余量。

2.機加工方面的工藝措施

根據有關文獻表明,砂輪與齒面接觸區的平均溫度一般為:500-800℃,磨粒磨削點的溫度可達1000℃,且80%以上的熱將傳入齒輪。由于磨齒時產生的大量磨削熱,使齒面磨削區域局部受到很大的熱應力和熱脹冷縮變形,磨削熱得不到有效控制時,齒面就容易產生磨削裂紋和磨削燒傷,因此,機加工方面工藝措施的重點將放在如何減小和控制磨削熱的方面。

  1. 降低粗滾齒時的齒面粗糙度,應控制在Ra3.2~Ra6.3。

  2. 嚴格控制粗滾齒時的公法線余量,不允許隨意加大磨齒余量。

  3. 熱處理后嚴格按照工藝要求的位置和允許的范圍找正,以便盡可能減小熱變形的誤差。

  4. 在磨齒前必須采取硬齒面的滾切技術對齒面進行刮齒加工,使磨齒余量均勻,大限度減小磨齒余量,也就是大限度的減小磨削熱。

  5. 合理選擇、搭配切削用量,選擇的原則為較高的砂輪轉速,較快的沖程,適當的進給。

    德國推薦NILES-ZSTZ630C3(相當于國產Y7163A),當齒面的硬度在HRC58~62時:粗磨0.03~0.06;精磨0~0.01。

    據國外資料表明以及我公司的體會:對齒面粗磨階段,是磨削裂紋形成的關鍵時刻,絕大部分磨削裂紋產生于這個階段。在這一階段,要特別加以注意。

  6. 選擇砂輪是磨齒加工中一個重要的環節:砂輪選用是否恰當,對磨齒精度和效率有很大影響。對砂輪的硬度、粒度、組織選擇的不當,就非常容易出現齒面燒傷和磨削裂紋。因此,應從以下幾個方面加以選擇:

  • 磨料:(代號PA)紅色鉻剛玉,鉻剛玉的硬度與白剛玉(代號WA)接近,而韌性比白剛玉好,用鉻剛玉磨削韌性大的鋼材時。效率比白剛玉高,砂輪的耐用度以及磨削表面粗糙度也要好,因此優選(代號PA)。

  • 結合劑:把砂粒粘結在一起,形成砂輪的材料。目前,磨齒機上用的砂輪結合劑,基本上都是陶瓷粘合劑(代號V);陶瓷粘合劑性能穩定,耐水耐熱不變質,能適應各種冷卻液磨削,而價格又低。

  • 硬度:砂輪越硬,其多孔性越差,在磨削過程中,砂輪粒間的孔隙很快被磨粒堵塞,加上硬度高的砂輪自銳性差,磨鈍的砂粒又不易脫落,造成砂輪與工件表面間的擠光現象,影響熱量散發,使磨削熱增加,很容易產生燒傷和裂紋。

    較軟的砂輪磨損很快,不禁用,將直接影響磨齒精度。

    因此,選擇砂輪硬度的原則:加工軟材料時,要選較硬的砂輪;加工硬材料時,要選較軟的砂輪。磨削硬的低碳合金鋼時,應該選用(K~J)的砂輪。(新-老型號對照:K-中軟1、J-軟3)

  • 組織:優先選用具有一般多孔結構的砂輪,砂輪組織分區5級用的多。

  • 粒度:粒度越小在單位面積內同時參加磨削的磨粒就越多,相應的切削力和磨削熱就越大,容易磨裂,在保證齒面磨削精度的情況下,常用的粒度號為:46#~60#,對于齒輪模數較小時,就應該選粒度號大一些的砂輪,當齒輪模數較大時,就應選用粒度號小一些的砂輪。(用號數表示的磨粒,數目越大,顆粒尺寸越?。?/p>

  • 形狀和尺寸我單位磨齒機的型號為Y7163A,用的是雙錐面砂輪(代號PSX1)。尺寸為Ф350×Ф127×32。

  • 砂輪修整器金剛石的鋒利狀況不容忽視:在這方面,我公司的教訓非常深刻。由于金剛石尖部鈍化,造成砂輪修整后不鋒利,在磨削中導致磨削熱大量增加,曾經一度是我公司在磨齒中產生磨削裂紋的主要原因。因此,一旦金剛石磨鈍后,應即時修尖,恢復其鋒利的工作狀態,是修好砂輪的前提和保證。

  • 冷卻液是磨削中一個極為重要的環節,要引起足夠的重視。磨齒機采用展成工作原理,所以砂輪和齒面在磨削過程是點接觸,由此產生的磨削熱由流過砂輪和齒面的強力冷卻液帶走,這種磨削方式能防止產生磨削裂紋,同時砂輪始終不被堵塞,磨削粉塵也不四處飛散,環保效果好。因此,冷卻液必須充分,并直接噴在磨削區,流量選取40~45L/min,壓力為0.8~1.2Mpa。要經常保持冷卻液的純凈,循環中要經過過濾網,控制冷卻液的溫度,必要時應當使用散熱器。使用中應特別注意,冷卻液的流量及噴射沖刷的力度是否足夠,一旦發生變化,檢查冷卻泵濾網是否被堵塞,對濾網要定期清洗和檢查。

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