齿轮的热处理与磨齿的工艺配合

cjstgm

我司有一种齿轮要求很高，材料是20RCNIMO,渗碳淬火，硬度57-62HRC，表面残奥控制在20%以下。 之后需要磨齿，要求表面不能产生烧伤。刚开始时发现有大量烧伤，后来解决了热处理的变形问题，热处理后齿轮精度下降1级左右，后再减少磨削进给量，基本能控制烧伤情况，但磨齿的效率太低。我们检查了残奥含量基本在18-20%
现请大家讨论：1.残奥对于磨削烧伤的影响？
* R0 e' l; ^$ X9 W                         2.影响磨削烧伤的主要因素有哪些？
                         3.如何调整热处理工艺与磨齿工艺的合理，经济配合？

[ 本帖最后由 cjstgm 于 2008-7-11 17:45 编辑 ]

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烧伤的主要几个原因及解决方法:
1.砂轮太硬   选择稍软的砂轮
2.背吃刀量大 减少背吃刀量,增加光磨时间
3. 冷却不充足  切削液要充分
9 Z8 _& v8 E  q' w( M0 l4.粗磨烧伤过深   进给量要小,切削液要充分
& O: o2 P  `* G  j  b5.磁力不足,工件停转   调整磁力
6.工件转速过低   调整工件转速
% e3 u5 O+ {  l$ S% j/ J7.砂轮主轴振摆大   检修主轴
8 O+ B. Y+ g( o  N: h8.金刚石不锐利   反转金刚石,以锐利尖角修整,或换金刚石
8 m( `4 D  h3 e4 t9.砂轮修整不好   重新修整 修正太慢时也容易产生烧伤

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1)损伤的原因
. N. G. d# [1 s* m% K  (1)热处理的影响
  a)残余奥氏体 磨削时残余奥氏体由于砂轮磨削时产生的热和压力而转变，同时可能伴随出现表面回火和磨削裂纹。残余奥氏体量应控制在30％以内。
  b)渗层碳浓度 渗层碳浓度过高，在渗层组织中容易形成网状碳化物或过多的游离碳化物。由于这种物质极硬，在磨削过程中可能出现局部过热倾向和发生表面回火。
) w0 L3 w. V4 i2 L$ H* G( M  渗层碳浓度过高，会使轮齿表面产生过多的残余奥氏体．从而导致烧伤和裂纹。因此，表面碳浓度增加，则降低了磨削性能，一般表面碳浓度应控制在0.75％-0.95％范围以内。
$ [* v" }0 x0 `! D/ Z$ |  c)碳化物分布及形态 碳化物分布应均匀，粒度平均直径不大于lμm；碳化物形态应为球状、粉状或细点状沿网分布，不允许有网状或角状碳化物。
) I4 Y0 G0 e8 E) B5 G; l6 r  d)脱碳 热处理时．表面或环境保护不当会产生表面氧化，这样在齿面上就会产生一层薄的脱碳层，这层软的脱碳层会引起砂轮过载或过热，从而造成表面回火。
  e)回火 在保证硬度的前提下，回火温度尽可能高一些，回火时间尽可能长一些。这样可以提高渗碳淬硬表面的塑性，而且使残余应力得以平衡或降低．改善表面应力的分布状况。这样可以降低出现磨齿裂纹的机率，从而提高磨齿效率。
  f)变形 应尽可能减少热处理变形．这样可以减小磨齿余量。若热处理变形过大，如果磨齿操作不是在齿圈径向圆跳动最大处开始磨削，则每次磨削在这些点上去除的磨削余量将是不正常的，从而导致烧伤及裂纹。
0 L' ^1 O$ K! B$ i' v5 ]  (2)磨削条件的影响 磨齿时砂轮的切削速度很高，砂轮与轮齿的接触面积又很小，产生的热量可能在接触区域形成很高的温度，从而导致磨齿损伤。
6 B8 p8 o+ A6 _/ `  a)磨齿余量 磨齿余量过大会产生过多的磨削热，从而导致磨齿损伤。应尽可能减小磨齿余量，为此必须：
9 K/ ~0 O8 k/ u) G, V  ①减少热处理变形。
# B2 r$ P, m3 V# b% Y, ~) A  ②淬火后按齿田精确找正，然后加工定位基准，以便齿面余量分布均匀。
9 c6 o6 W; T! f# [: n9 F0 u5 ^  ③磨前采用硬质合金滚刀半精滚齿，去除热处理变形，
& L7 Y1 }( A( N% S  b)切削规范 磨齿时产生的热量大致与砂轮单位时间内切除的金属量成正比，因此为了避免磨齿损伤，必要时适当减少切深，降低展成进给量或纵向进给量。
  c)砂轮
2 {$ h3 {* R: H+ q" }3 C9 T/ t( Y# l  ①砂轮的选择 渗碳钢硬度高，砂粒易磨钝，为了避免砂粒磨钝而产生大量磨削热，砂轮硬度宜选软些，以便磨钝的砂粒及时脱落，保持砂轮的自锐性。
  宜选择组织较软的砂轮。组织较软的砂轮气孔多，其中可以容纳切屑．避免砂轮堵塞，又可将冷却液或空气带入磨削区域，从而使磨削区域温度降低。
2 ^9 H4 [5 h  c  在保证齿面粗糙度要求的前提下，宜选择较粗粒度的砂轮，以达到较高的去除量比率。
  ②砂轮的平衡及修整 砂轮必须精细地平衡，以便砂轮工作时处于良好的平衡状态。
  砂轮必须及时修整以保持其锋利。影响砂轮修整频次的因素很多．包括被磨材料的纯度和类型、冷却液的净度等。 修整砂轮的金刚石支座必须牢固。若金刚石表面上有0.5－0.6mm的磨损量，标志金刚石已磨钝了，应及时更换。
  ③严格控制砂轮传动系统及砂轮心轴的间隙。砂轮传动带松紧调整合适。
  d)冷却液 磨削上艺中，冷却的控制是一个重要因素。
. S$ R  W5 [! v, x& a, W  ①冷却必须有效充分，冷却液必须喷到磨削区域；流量一般为40～45L／min，以实现充分冷却；压力一般为0.8～1.2N／mm2，以冲去粘在砂轮上的切屑；
  ②保持冷却液的纯净，妥善地过滤，以清除冷却液的切屑、磨粒等脏物；冷却液的容器要足够大，以免掺入过多的气体或泡沫，
  ③防止冷却液的温度急剧升高或降低，一般控制冷却系统的容积和工作间的室温，就足以控制冷却液的温度，然而在特殊储况下应当使用散热器

0 k# ], A- t" ?) @* ?+ Z2)磨齿损伤的检查
  (1)可采用硝酸腐蚀法检查烧伤。
6 b* M0 d& |1 l" s8 \  (2)磨齿后必须检查是否产生裂纹。可用下列方法之一进行检查：
  a)磁粉探伤，
  b)荧光渗透探伤，
1 n) f4 O0 e6 k. A  o( F/ D$ f  c)着色渗透探伤。
) l5 J: y; G4 y/ J* C2 Q$ X/ x7 t, a
/ N( Y, u6 Z: r1 g0 r! s3)磨齿损伤对承载能力的影响
  齿面的烧伤和裂纹，在轮齿承受脉冲负荷时将影响其疲劳强度和使用寿命，甚至造成齿轮早期失效。
  烧伤将导致齿面过早地磨损。 沿齿长方向的裂纹会导致齿根疲劳断齿，这是绝对不允许的。
) V' t6 Q  _' O/ G+ G* ~  沿齿高方向的裂纹会导致单方向断裂。这种裂纹是最常见的。当裂纹深度较浅时．可采用硬质合金滚刀将裂纹去除，再重新磨齿。 当沿齿高方向和沿团长方向的裂纹同时出现时，可能形成网状裂纹，它会导致齿面剥落．这当然是绝对不允许的。

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根据您的意思，热处理后残奥30%以下都没问题吗？