控制漸開線齒輪熱處理變形的工藝措施

陳 武，孫付仲

（馬鞍山方圓精密機械有限公司，安徽 馬鞍山 243000）

熱處理工藝是齒輪加工中十分重要的一個環節，對齒輪的質量影響很大。通過熱處理工藝齒輪的綜合性能得到了有效的提升，但是在加工過程中，熱處理會導致齒輪會發生變形，損害其使用效果，也對企業的利益造成一定的影響。所以為更好的處理齒輪在熱處理過程中造成的變形問題，需要采取合理的方法，減少企業的經濟損失，確保企業的經濟效益。

1 漸開線齒輪和熱處理變形理論

1.1 漸開線齒輪概述

在知道漸開線齒輪是什么前，首先要對漸開線的原理進行掌握，這樣才能充分了解漸開線齒輪的內涵。漸開線是一個數學概念，指一條直線在一個圓上在滾動過程中，在這條直線上的每一個點所運動的軌跡叫做漸開線，這個圓與直線分別叫做基圓與發生線。所以漸開線齒輪是指齒輪的齒形是由漸開線與過渡線組合而成，這就是漸開線齒輪。漸開線齒輪具有以下幾個特征：熱處理要求高；加工精度高；加工齒輪需要專業的加工設備等。由于漸開線齒輪的應用十分廣泛，具有較為廣泛的市場前景，因此，對漸開線齒輪進行深入研究具有重要意義，有助于促進該行業的穩定發展。

1.2 熱處理變形理論

通過加熱、冷卻等方式對零部件材料進行加工，可以改變材料的組織結構從而達到人們的各種需求。在對回轉支承齒輪進行熱加工過程中，會出現熱處理變形現象，造成這種現象的主要原因是：第一，熱應力。在材料進行加工過程中，如果材料表里的溫度產生溫差，這時就會在熱脹冷縮的影響下產生熱應力；第二，組織應力。在對材料進行加工過程中，材料表面與心部（或者是其他部分）的組織在轉變時，由于時間不同，出現的組織應力也不同。上面兩個因素是熱處理變形的主要因素，嚴重影響零件的工藝質量和使用性能。所以要對熱處理變形的影響因素進行細致的分析，并采取科學的控制工藝，降低對企業造成的經濟損失。同時也要控制好熱處理工藝，實現熱處理工藝的規范化、科學化，提升熱處理的效果。

2 漸開線齒輪熱處理變形的影響因素和控制工藝措施

2.1 影響因素

漸開線齒輪熱處理變形的影響因素可以分為下面幾個部分：第一，熱處理工裝和設備的選擇。首先要對熱開線齒輪的預處理工藝進行嚴格的控制，確保其具有良好的塑性，對齒輪齒形與結構進行均勻的設計，便于在熱處理時產生的不均勻應力被合理分散。但是在實際加工過程中，需要對齒輪進行切削，但是這一過程會發生加持過緊的情況，在熱處理過程中，齒輪的變形情況就會增加。

第二，齒輪材料的性質。在對漸開線齒輪進行熱處理時，會受到齒輪材料的影響，材料質地的不同，變形程度也會不同，在熱處理時如果處理的條件不同，同種材料的變形情況也會有所不同，而齒輪的材料會直接影響其后期的使用效果與壽命。所以就要對材料質量進行嚴格的控制，確保熱處理的效果。

第三，熱處理工藝規程。在熱處理的操作環節，熱處理工藝規程發揮著重要作用，能科學合理的指導操作工藝與步驟，對熱處理的效果具有重要影響。因此熱處理過程一定要科學合理，這樣才能為熱處理操作提供可靠的指導，減少變形情況的發生。但是就目前來開，對熱處理工藝規程的編制不夠科學，對熱處理工藝造成一定影響，從而導致熱處理變形的發生。

第四，預熱處理工藝影響。漸開線齒輪進行預熱處理，對材料中的晶粒進行細化，有助于消除材料中的殘余應力，降低變形率。由于預熱處理的過程中，依然存在冷卻不夠穩定等問題，使得齒輪內部的晶粒過大，影響后期的熱處理，進而導致熱處理變形的出現。

2.2 控制工藝措施

對漸開線齒輪熱處理的工藝進行有效的控制，能有效減少熱處理變形的發生，提升熱處理質量。

第一，加強對齒輪加工過程的管理與控制。在對漸開線齒輪進行熱處理加工時，要保證加工技術的可靠性與合理性，確保齒輪加工的精準度，提升其穩定性，加大對熱處理環節的處理。比如，在切削齒輪時，要保證加工設備的穩定性與切削刀具的合適性，在切削過程中也要保證相關的參數、速度等要符合加工要求。在對加工工藝進行控制時，需要滿足熱處理的溫度要求，減少引領對齒輪造成的影響；同時也要熟練掌握熱處理操作規程，確保操作的規范性與科學性。

第二，改善齒輪鍛件質量。在對漸開線齒輪進行鍛造加工過程中，由于工藝的穩定性較低，很容易在不均勻的組織下出現齒輪鍛坯質量不過關的情況。如果齒輪鍛件的質量不合格，會對切削的效果造成很大影響，進而增加成企業的成本。雖然加工人員在預先正火的方法下，能對一部分影響進行有效的消除，但是控制效果并不理想，很難確保鍛件的質量。為保證鍛件的質量，首先要加大對材料的質量控制，選擇材料時需保證良好的淬透性與硬度；其次要合理設計零件，保證零件的結構均勻、簡單。所以在鍛造過程中，要有效排放加熱區的料坯，保持加熱溫度的均勻，減少由于不均勻的應力造成的鍛造質量問題。所以對鍛造工藝進行嚴格的控制，能有效保證鍛造質量，從而減少企業的經濟損失，保證漸開線齒輪的質量。

第三，合理選擇冷卻介質。冷卻介質是熱處理工藝的重要組成部分，可以說熱處理工藝無法離開冷卻介質，回轉支承熱處理中淬火是十分重要的環節，如果離開冷卻介質，淬火工藝則難以實現[1]。比如在對回轉支承進行熱處理時，需要對其進行熱處理，由于回轉支承的應用場合不同，淬火也可以分為全齒與單齒淬火，如果淬火工藝不達標，很難滿足回轉支承的質量要求。為確保淬火的效果，要保證冷卻介質的各項化學與物理指標符合要求，保證冷卻的溫度、速度，減少回轉支承淬火過程中發生的變形情況。如果在淬火過程中，冷卻的速度過快，回轉支承的變形量就會增加。所以在淬火時要合理選擇介質，保證熱處理的效果，防止熱處理的變形量增加[2]。

如果漸開線齒輪已經發生了變形，這時要及時采取可靠的方法對其進行處理，一般會選擇冷校直與熱校直。選擇冷校直的條件是在完成淬火后，零件的齒輪的硬度在40HRC以下時，而選擇熱校直的條件是齒輪在完成淬火后，溫度冷卻時沒有冷卻到馬氏體開始轉溫度點以下，這時使用此種方法會起到良好的作用。

第四，預熱處理工藝控制。在進行預熱處理時，分為四個方面的內容:鍛件預處理，確保晶粒度在4-7級，強度為435N/mm2；切削時要保證刀具的質量，保證被加工零件的相關參數符合工藝要求；在熱處理時要對鍛坯的組織、硬化層等相關指標與參數進行嚴格的檢查；最后需要對零件的質量及使用性能進行檢查，確保預熱處理符合要求[3,4]。

3 結束語

漸開線齒輪的使用性能與熱處理工藝有直接的聯系，也會對漸開線齒輪的使用效果及壽命產生很大影響。因此在熱處理過程中，要保證熱處理材料的相關參數符合要求，確保切削加工的質量，嚴格控制熱處理工藝流程，減少熱處理工藝變形的發生。同時在現代科學技術的快速發展與進步下，數字化技術的應用，對熱處理的控制水平會更高，不斷提升熱處理的穩定性與質量，提升漸開線齒輪的使用效果與壽命，促進我國漸開線齒輪制造企業的可持續發展。