关于齿轮变形问题的讨论

齿轮热处理畸变的情况很复杂，是全部冷、热加工工序影响因素的综合反映。机械加上产生的残留应力，热处理过程的热应力、组织应力均会对变形产生一定的影响。而它们的影响因素较多，涉及原材料、工件结构形状设计、整个工艺过程、技术要求、机加工方法、加工条件、热处理工艺（加热、冷却）、工装等。有时单从热处理方面采取措施来解决齿轮的变形有一定的困难，放要从冷、热加工全过程的各种因素来考虑，具体情况具体分析，采取相应措施，排除或减弱不利因素的影响程度，这是减少齿轮热处理畸变的有效方法。下面列出了低合金钢渗碳淬火的变形因素。
1)原材料。在齿轮选材正确的前提下，原材料的纯洁性、均匀性、淬透性（简称“三性”）是影响渗碳淬火齿轮变形的主要因素。①纯洁性指材料的纯净度，钢中存在杂质会使钢的基本分割成许多成分、性能、状态各异的小区域，严重时不仅使工件渗碳淬火后的畸变大，而且可能引发裂纹，并降低材料的力学性能。因此希望杂质尽可能少，通常非金属夹杂物控制在≤2级。②均匀性包括成分、组织及缺陷分布的均匀性。成分不均的偏析导致洛碳淬火后工件各部位的组织、力学性能、应力分布不同，难免出现畸变。出现的带状组织、混晶、魏氏组织等不良组织对变形影响也很大。一般要求原材料的带状组织≤2级。③淬透性包括淬透性值的高低及淬透性带的宽窄。通常淬透性值太高，冷却时屿氏体转变更为剧烈，工件畸变更大，甚至出现裂纹。普遍认为的大小最为关键，HRC对于汽车齿轮比较合适；材料在渗碳淬火后不仅畸变更大，而且在使用过程中易产生脆断。至于淬透性带，通常认为较窄的好，带宽太大说明成分的均匀性差，淬火后变形无规律，一般要求≤6—7HRC（国外有的要求为3 HRC）。控制材料“三性”主要有精选炉料、严格控制钢液成分，必要时采用炉外精炼，钢液冷却时适当增大结晶速度，减少枝晶的形成。注意锻轧时温度（包括加热温度、始锻轧温度及终锻轧温度）及锻轧比，有条件的增加高温均匀化退火处理。
2)工件结构形状设计。为了减小变形，工件设计时应尽量避免尖角、薄壁、台阶等结构，对那些不可或缺的孔、槽、筋等，应力求分布均匀、对称，截面急变的区域应设计有均匀过渡区，如设置圆角、斜角等结构，以减小应力集中。
3)锻造。锻造不仅成形，而且改善材料的内在缺陷，压合空洞，减少疏松等，可提高材料的均匀性、致密性，并形成合理的流线结构，提高强度。如锻造中形成过热组织、折叠、裂纹、不合理的流线分布、严重的带状组织、残留应力等，均会严