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德國(guó)汽車(chē)齒輪加工技術(shù)

2020-05-23 14:24:42 admin

我國(guó)作為汽車(chē)制造與銷(xiāo)售大國(guó),汽車(chē)制造業(yè)已成為我國(guó)經(jīng)濟(jì)不可或缺的支柱產(chǎn)業(yè)。

汽車(chē)齒輪作為汽車(chē)上關(guān)鍵零件,主要用于傳遞動(dòng)力和運(yùn)動(dòng),并通過(guò)它們來(lái)改變發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸和主軸齒輪的速比。由于汽車(chē)行駛狀況隨路況隨機(jī)變化,因而汽車(chē)齒輪的工作狀況非常復(fù)雜,這就要求汽車(chē)齒輪具有良好的內(nèi)質(zhì)量。


汽車(chē)齒輪熱處理工藝、特點(diǎn)與作用

汽車(chē)齒輪的內(nèi)在質(zhì)量主要是指齒輪的顯微組織、力學(xué)性能等指標(biāo)滿足技術(shù)要求,同時(shí)其他缺陷必須控制在規(guī)定的技術(shù)范圍之內(nèi)。

汽車(chē)齒輪內(nèi)在質(zhì)量的優(yōu)劣是決定齒輪質(zhì)量的關(guān)鍵,其完全取決于熱處理質(zhì)量,是齒輪實(shí)現(xiàn)低噪聲、高精度,長(zhǎng)壽命的關(guān)鍵因素。

汽車(chē)齒輪熱處理(工藝)包括:一是普通熱處理,如退火、正火、淬火、回火、調(diào)質(zhì);二是表面熱處理,其包括表面淬火(如感應(yīng)淬火、激光淬火等)和化學(xué)熱處理(如滲碳、碳氮共滲、滲氮、氮碳共滲等)。

調(diào)質(zhì)

調(diào)質(zhì)是將齒輪等零件淬火后進(jìn)行高溫(500~650℃)回火的操作。調(diào)質(zhì)處理常用于含碳量0.3%~0.5%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))的優(yōu)質(zhì)碳素鋼或合金鋼制造的齒輪。

調(diào)質(zhì)可以細(xì)化晶粒,并獲得均勻、具有一定彌散度、優(yōu)良力學(xué)性能的回火索氏體組織。一般經(jīng)調(diào)質(zhì)處理后,齒輪硬度可達(dá)220~285HBW。調(diào)質(zhì)齒輪的綜合性能優(yōu)于正火。

調(diào)質(zhì)常用于齒輪的預(yù)備熱處理(如滲氮、感應(yīng)淬火前的調(diào)質(zhì)處理)和最終熱處理。

表面淬火

齒輪齒面淬火硬度一般為45~55HRC。表面淬火齒輪承載能力高,并能夠承受沖擊載荷。通常表面淬火齒輪的毛坯經(jīng)正火或調(diào)質(zhì)處理,以便使齒輪心部有一定的強(qiáng)度和韌度。

表面淬火主要有感應(yīng)淬火、激光淬火與火焰淬火等。與滲碳淬火相比,表面淬火變形小、成本低、效率高。

汽車(chē)齒輪表面淬火主要采用感應(yīng)淬火工藝。由于感應(yīng)加熱速度快,幾乎沒(méi)有氧化、脫碳,齒輪變形很小,還易于實(shí)現(xiàn)局部加熱及自動(dòng)化生產(chǎn),熱處理成本低。因此,在現(xiàn)代化汽車(chē)行業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。

滲碳與碳氮共滲

滲碳淬火

滲碳淬火是先將齒輪等零件放入滲碳介質(zhì)中,在880~950℃下加熱、保溫,使齒輪表面增碳,然后進(jìn)行淬火。

汽車(chē)齒輪常用氣體滲碳工藝。滲碳淬火、回火后齒輪表面硬度一般在58~63HRC。目前,滲碳淬火已經(jīng)成為重要汽車(chē)齒輪(如差速器齒輪、驅(qū)動(dòng)橋主從動(dòng)弧齒錐齒輪、變速器齒輪等)的主導(dǎo)熱處理工藝。

碳氮共滲

近幾年汽車(chē)用自動(dòng)變速器AIT滲碳齒輪的齒面在工作中的實(shí)際溫度約達(dá)300℃,遠(yuǎn)高于正常的回火溫度(150~200℃)。這種表面的溫度將導(dǎo)致硬度降低,引發(fā)點(diǎn)蝕的產(chǎn)生。采用碳氮共滲后噴丸硬化可提高疲勞強(qiáng)度。在碳氮共滲時(shí),隨著含氮量的增加ΔHV(硬度降)提高,抗回火性能提高,抗回火溫度達(dá)到300℃。

滲氮與氮碳共滲

滲氮

滲氮是向齒輪等零件表面滲入氮原子形成氮化層的化學(xué)熱處理工藝。滲氮可以提高齒輪表面硬度、耐磨性、疲勞強(qiáng)度及抗蝕能力。滲氮處理溫度低,因此齒輪變形小,無(wú)需磨削或只需精磨即可。

日本在汽車(chē)變速器齒輪熱處理時(shí)采用滲氮工藝,德國(guó)Clocker-離子公司將離子滲氮應(yīng)用于汽車(chē)齒輪,均提高了齒輪精度和使用壽命。

氮碳共滲

氮碳共滲是以滲氮為主同時(shí)滲入碳的化學(xué)熱處理工藝。氮碳共滲可以顯著提高齒輪的耐磨性、抗膠合和抗擦傷能力、耐疲勞性能及耐腐蝕性能。目前,氣體氮碳共滲應(yīng)用于轎車(chē)、輕型客車(chē)變速器齒輪等零件。

汽車(chē)齒輪熱處理的發(fā)展趨勢(shì)

未來(lái)汽車(chē)齒輪正向重載、高速、高精度和高效率等方向發(fā)展,并力求尺寸小、重量輕、壽命長(zhǎng)和經(jīng)濟(jì)可靠。

(1)高品質(zhì)

主要表現(xiàn)在:材料的均勻性,即要求材料具有良好的成分和組織的均勻性;溫度場(chǎng)和流體場(chǎng),即不斷改善溫度場(chǎng)和各種流體場(chǎng),如滲碳、滲氮、碳氮共滲的流體場(chǎng)和淬火的液體場(chǎng)的改善,進(jìn)一步提高齒輪內(nèi)在質(zhì)量。

(2)低能耗

齒輪熱處理先進(jìn)裝備的研制和發(fā)展,如開(kāi)發(fā)更好的爐襯耐熱和保溫節(jié)能材料,盡可能降低爐壁溫升,減少爐壁熱損耗;廢熱綜合利用,如鍛造余熱的利用,進(jìn)行鍛造余熱正火等,降低齒輪成本。

(3)環(huán)保

研究開(kāi)發(fā)齒輪的新工藝,這些新工藝少(無(wú))污染、環(huán)保,如低壓真空滲碳、離子滲氮、雙頻感應(yīng)淬火、激光淬火、稀土及BH催滲等技術(shù)的發(fā)展。

(4)智能化

智能化是齒輪熱處理控制技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì),計(jì)算機(jī)、傳感器、智能庫(kù)將構(gòu)成智能熱處理的核心,主要表現(xiàn)在:根據(jù)齒輪等零件的材料、技術(shù)要求等,系統(tǒng)自動(dòng)生成工藝;生產(chǎn)過(guò)程的完全閉環(huán)自動(dòng)控制;齒輪等零件的熱處理質(zhì)量的預(yù)測(cè)、預(yù)判;系統(tǒng)故障自動(dòng)診斷與處置;在線的自適應(yīng)及應(yīng)急應(yīng)變能力,如開(kāi)發(fā)了離子滲氮、碳氮共滲所用的氮?jiǎng)輦鞲衅骱偷蛪簼B碳的碳勢(shì)傳感器等。