1 前言我厂是生产汽车齿轮的专业厂 ,在加工同步器齿套时 ,经常因淬火变形 ,影响了与同步器齿毂的装配 ,是汽车变速器总成装配线上的一个难点 ,也影响了汽车变速器换档平稳性。2 同步器齿套变形的机理2 .1我厂同步器齿套生产工艺流程 :下料锻造 (辊轧 )正火 (等温退火 )机加工
热处理机加工防锈装配2 .1.1热处理前机加工 :粗车精车拉内花键挤齿此道工序结束时 ,测量同步器齿套外圆跳动 0 .0 6～ 0 .0 8ｍｍ ,内花键Ｍ值稳定。2 .1.2热处理 :用连续炉渗碳淬火 ,不同的装架方式 ,淬火后的变形量不同 ,Ｍ值的变化也不同。经测量 ,同步器齿套变形近似椭圆形。国外有的汽车厂在同步器齿套渗碳淬火时 ,装架方式为悬挂式 ,以达到渗碳层均匀及淬火时变形较小 ,实验发现 ,其支撑点有一个齿套变形最小的最佳值 (试验角度 ,见图.2热处理变形淬火变形是工件在淬火冷却过程中的热应力和组织应力共同作用的结果。淬火过程是由奥氏体组织向马氏体转变的过程 ,由于比容差别而产生体积膨胀 ,在表层与心部之间 ,工件相变的不同步而产生内应力 ,这种内应力是变形的根本原因 ,因此改善冷却的均匀性有助于减小变形。淬火工件的硬度由表及里递减 ,工件表层与心部冷却速度相差很大 ,工件的内应力大 ,淬火变形也大。若能使工件表层与心部的温度基本一致 ,再缓慢冷却 ,有助于减小变形。发生马氏体转变时 ,工件内外温差减小 ,淬火变形也小。2 .2 .1尺寸变化2 .2 .1.1钢在热处理过程中产生的尺寸变化 ,原因如下 :热处理过 程尺寸变化原因淬 火加热到奥氏体温度并保温生成奥氏体 ,碳化物溶解快 冷生成马氏体、非马氏体组织冷处理冷到冷处理温度并保温 ,回到室温生成马氏体回 火加热到回火温度并保温马氏体分解 ,残余奥氏体发生转变2 .2 .1.2回火时的尺寸变化 :在低温回火过程中 ,马氏体中过饱和固溶碳原子分布在体心立方的扁八面体中心 ,碳开始以碳化物形式析出 ,碳原子将首先向大量存在于马氏体中的位错及孪晶界面偏聚 ,同时马氏体的正方度降低 ,变成回火马氏体。这个相变过程伴有体积收缩 ,收缩的量与固溶在马氏体中的碳量成正比例。淬火中一部分残余奥氏体 ,在低温回火过程中 ,一部分将变成马氏体 ,相变过程伴有体积膨胀 ,由于膨胀与马氏体的回火是同时发生的 ,因此有部分抵消。2 .2 .2变形 (外形扭曲 ,翘曲等 )淬火过程中 ,变形与尺寸变化同时发生 ,其原因如下 :热处理过 程变 形 原 因淬 火加热到奥氏体温度并保温残余应力的释放 ,加热应力的产生快 冷热应力与组织应力的产生 残余应力产生回火 加热到回火温度并保温从回火温度冷却残余应力的释放 ,热应力的产生残余应力、热应力的产生2 .2 .2 .1加热 :工件在热处理前进行加工 ,存在机加工引起的残余应力 ,经加热而松驰 ,引起相应的变形 ,随着温度上升 ,工件的弹性极限降低 ,当弹性极限低于残余应力后 ,发生了局部塑性变形 ,加热时热应力与组织应力 ,也是变形的原因。2 .2 .2 .2
淬火 :在从奥氏体化温度快速冷却的过程中 ,若工件各部分的冷却不均匀 ,就会在各部分之间产生热收缩差 ,从而形成热应力 ,热应力超过工件在该温度下的弹性极限引起塑性变形 ,即使冷却是均匀的 ,表面冷却快 ,越往中心越慢 ,表面马氏体转变 ,使还未淬火的内部发生塑性变形。3 整形方法3.1回火整形渗碳淬火后的齿套清洗后 ,将齿套冷压在外花键芯棒上 (有一个试验最佳值 ) ,然后在 180～ 2 0 0℃保温 3小时 ,出炉空冷 ,然后取下齿套。失圆度在 0 .10～ 0 .15ｍｍ之间的齿套整形后 ,失圆度小于 0 .0 7ｍｍ占 10 %左右 ,其效果主要取决于渗碳淬火后的齿套失圆度的大小。3.2压淬整形3.2 .1将渗碳后的齿套在再次加热到ＡＣ3以上 30～ 5 0℃ ,保温后将热工件放在淬火压床的芯轴上进行压淬 ,芯轴采用花键形式。工艺流程 :压淬回火抛丸清理对齿套进行测量 :内花键Ｍ值增大 ,变动量在一个较大的公差带内。外圆跳动 :渗碳后 ,压淬前小于 0 .10ｍｍ ,压淬后小于 0 .10ｍｍ占 98% ,渗碳后 ,压淬前大于 0 .10ｍｍ ,压淬后小于 0 .10ｍｍ占 2 2 %。3.2 .2光芯轴压淬齿套 ,用齿套内花键齿项定位 ,压淬后齿套内花键Ｍ值变化不稳定 ,不利于装配3.2 .3采用花键芯轴花键齿每隔二齿铣去一个花键齿 ,该芯轴压淬齿套后 ,取下进行测量 :齿套内花键Ｍ值 ,在一个较小的公差带内变化。外圆跳动 (变形情况 )见下表。渗碳后压淬前压淬后比例Ｘ≤ 0 .1 0ｍｍＸ≤ 0 .0 5ｍｍ0 .0 5ｍｍ≤Ｘ≤ 0 .0 8ｍｍ0 .0 8ｍｍ≤Ｘ≤ 0 .1 0ｍｍ31 %62 .5 %6 .5 %0 .1 0ｍｍ≤Ｘ≤ 0 .1 5ｍｍ Ｘ≤ 0 .1 0ｍｍ0 .1 0ｍｍ≤Ｘ≤ 0 .1 2ｍｍ70 %2 2 %Ｘ≥ 0 .1 5ｍｍＸ≤ 0 .1 2ｍｍ 63 .5 % 该芯轴有利于压淬时冷却的均匀性 ,效果最好。3.3其他整形方法3.3.1热处理前齿套与齿毂装配后 ,整体淬火。渗碳淬火后 ,对齿套与齿毂解剖检验 ,其有效硬化层 ,金相组织 ,表面硬度均符合技术要求 ,与二者分开处理无太大差异。3.3.2冷压整形齿套进行冷压整形是在齿套外圆跳动最高点施加压力 ,进行校正 ,校正后进行回火 ,以消除内应力。3.3.3调整机加工工序将车齿套拔叉槽工序改在挤齿工序之后 ,有利于减小机加工变形量。4 结论4 .1同步器齿套锻造后的正火组织 ,热处理前机加工的变形量 ,均影响齿套渗碳 (碳氮共渗 )淬火的变形。4 .2同步器齿套结构对称 ,有利于冷却均匀 ,渗碳淬火后变形较小。4 .3同步器齿套渗碳 (碳氮共渗 )时 ,温度的高低 ,装架方式 ,淬火介质及淬火搅拌 ,均影响齿套的变形量 ,直接影响后道工序的整形效果。4 .4压淬整形方法关键是芯轴尺寸、结构 (芯轴尺寸有一个最佳试验值 )。4 .5碳氮共渗或快速渗碳均采用较低的温度 ,齿套变形量较小 ,需要进行整形的数量少 ,经济性好汽车同步器齿套的变形分析与对策@解平扣$安徽省汽车齿轮箱总厂!六安237010淬火;;
变形;;均匀冷却汽车同步器齿套在渗碳淬火后 ,发生变形。一般采用压淬整形等使同步器齿套失圆度减小 ,内花键尺寸稳定。本文着重分析了同步器齿套发生变形的原因及整形方法。通过实验验证了淬火时不均匀冷却是导致同步器齿套变形的主要原因 ,也是解决齿套变形的重要途径<1>戚正风主编.金属热处理原理
.
<2>内藤武志<日>.渗碳淬火实用技术.
<3>热处理手册.(第一册)机械工业出版社Ｕ?,校正后进行回火 ,以消除内应力。3.3.3调整机加工工序将车齿套拔叉槽工序改在挤齿工序之后 ,有利于减小机加工变形量。4 结论4 .1同步器齿套锻造后的正火组织 ,热处理前机加工的变形量 ,均影响齿套渗碳 (碳氮共渗 )淬火的变形。4 .2同步器齿套结构对称 ,有利于冷却均匀 ,渗碳淬火后变形较小。4 .3同步器齿套渗碳 (碳氮共渗 )时 ,温度的高低 ,装架方式 ,淬火介质及淬火搅拌 ,均影响齿套的变形量 ,直接影响后道工序的整形效果。4 .4压淬整形方法关键是芯轴尺寸、结构 (芯轴尺寸有一个最佳试验值 )。4 .5碳氮共渗或快速渗碳均采用较低的温度 ,齿套变形量较小 ,需要进行整形的数量少 ,经济性好汽车同步器齿套的变形分析与对策@解平扣$安徽省汽车齿轮箱总厂!六安237010淬火;;变形;;均匀冷却汽车同步器齿套在渗碳淬火后 ,发生变形。一般采用压淬整形等使同步器齿套失圆度减小 ,内花键尺寸稳定。本文着重分析了同步器齿套发生变形的原因及整形方法。通过实验验证了淬火时不均匀冷却是导致同步器齿套变形的主要原因 ,也是解决齿套变形的重要途径<1>戚正风主编.金属热处理原理.
<2>内藤武志<日>.渗碳淬火实用技术.
<3>热处理手册.(第一册)机械工业出版社
More abstracts about the 汽车同步器齿套的变形分析与对策