齒輪加工工藝流程圖
應(yīng)用鑄造有關(guān)理論和系統(tǒng)知識生產(chǎn)鑄件的技術(shù)和方法。包括鑄件工藝，澆注系統(tǒng)，補(bǔ)縮系統(tǒng)，出氣孔，激冷系統(tǒng)，特種鑄造工藝等內(nèi)容。以下是學(xué)習(xí)啦小編為大家整理的關(guān)于齒輪鑄造工藝流程圖，給大家作為參考，歡迎閱讀!
齒輪鑄造工藝流程圖
常用鑄造齒輪材料及其熱處理工藝方法
一、鑄鐵齒輪材料及其熱處理
鑄鐵齒輪常用材料為灰鑄鐵及球墨鑄鐵。
1.齒輪用灰鑄鐵
灰鑄鐵抗拉強(qiáng)度低，脆性較高，抗彎及耐沖擊能力很差，但它易于鑄造，易切削，具有良好的耐磨性、缺口敏感性小、減振性及成本低特點(diǎn)，可用于低速、載荷不大的開式齒輪傳動。
(1)齒輪用灰鑄鐵的牌號及力學(xué)性能齒輪用灰鑄鐵的牌號及抗拉強(qiáng)度見表1。
(2)灰鑄鐵齒輪表面硬度和耐磨性灰鑄鐵表面熱處理前最好先正火處理。表面熱處理，如高中頻感應(yīng)淬火及化學(xué)熱處理等，其中高中頻感應(yīng)淬火應(yīng)用最多。高中頻感應(yīng)淬火溫度通常采用850~950℃加熱淬火，由于鑄鐵導(dǎo)熱性差，因此加熱速度不易太快，單位功率要比同樣的鋼件小一些。否則，會產(chǎn)生裂紋和熔化現(xiàn)象。鑄鐵經(jīng)高頻感應(yīng)加熱后，淬火冷卻介質(zhì)一般采用水、PAG進(jìn)行冷卻?；鼗饻囟纫话阍?00~400℃，鑄鐵齒輪經(jīng)淬火、回火后硬度為40~50HRC。灰鑄鐵齒輪金相檢驗(yàn)執(zhí)行GB/T7216《灰鑄鐵金相檢驗(yàn)》標(biāo)準(zhǔn)。
2.齒輪用球墨鑄鐵
球墨鑄鐵的性能介于鋼和灰鑄鐵之間，強(qiáng)度比灰鑄鐵高很多，具有良好的韌性和塑性，在沖擊不大的情況下，可代替鋼制齒輪。齒輪制造主要使用珠光體和貝氏體球墨鑄鐵，牌號在QT500以上，熱處理一般采用正火+回火。
(1)球墨鑄鐵牌號、基體組織、力學(xué)性能及其各熱處理狀態(tài)下的力學(xué)性能球墨鑄鐵牌號、基體組織、力學(xué)性能見表2。
(2)球墨鑄鐵熱處理鑄造齒輪毛坯的預(yù)處理一般采用退火、正火，也可進(jìn)行正火+回火，或調(diào)質(zhì)處理。球墨鑄鐵齒輪的常用熱處理工藝見表3。
(3)球墨鑄鐵金相檢驗(yàn)執(zhí)行GB/T9441《球墨鑄鐵金相檢驗(yàn)》標(biāo)準(zhǔn)。
(4)應(yīng)用例1：球墨鑄鐵齒輪，材料為球墨鑄鐵QT700-2，要求正火+回火處理。提高鑄件的綜合力學(xué)性能，特別是提高鑄件的塑性和韌性。熱處理方法是中溫部分奧氏體化正火+回火，其熱處理工藝如圖1所示。
熱處理后檢驗(yàn)其力學(xué)性能：抗拉強(qiáng)度σb=700~840MPa，伸長率δ=2%~5%，沖擊韌度αK=16~22J/cm2，硬度為212~254HBW。金相組織：珠光體+破碎鐵素體+球狀石墨。
例2：收獲機(jī)雙聯(lián)齒輪，材料為球墨鑄鐵QT600-3，重量0.92kg，要求正火處理。熱處理方法是球墨鑄鐵齒輪采用正火，其熱處理工藝如圖2所示。熱處理后檢驗(yàn)其抗拉強(qiáng)度σb=640MPa，伸長率δ=3.5%。
例3：汽車主、從動弧齒錐齒輪，材料為高強(qiáng)度高韌性球墨鑄鐵。力學(xué)性能要求：抗拉強(qiáng)度σb=1300~1500MPa，沖擊韌度αK=60~100J/cm2，硬度為45~49HRC。部分化學(xué)成分要求：wSi=2.8%~3.0%，wMn<0.5%，wMg=0.2%，wCu=0.6%~0.7%。
熱處理的目的是提高鑄件綜合力學(xué)性能。熱處理方法是球墨鑄鐵齒輪采用等溫淬火，其熱處理工藝如圖3所示。
例4：球墨鑄鐵齒輪，材料為球墨鑄鐵QT700-2。熱處理的目的是使鑄件獲得較好的塑性和韌性。熱處理方法是采用低溫奧氏體化正火+回火，其熱處理工藝。
熱處理后檢驗(yàn)，其力學(xué)性能：抗拉強(qiáng)度σb=720~730MPa，伸長率δ=6.4%~7.2%，沖擊韌度αK>50J/cm2，硬度為247HBW。金相組織：粒狀珠光體+少量點(diǎn)狀鐵素體+球狀石墨。化學(xué)成分：wC=3.8%，wSi=2.2%，wMn=0.6%，wMg=0.05%，wRE=0.025%，wS=0.026%，wP<0.1%。
(5)球墨鑄鐵齒輪的感應(yīng)熱處理球墨鑄鐵齒輪采用感應(yīng)熱處理工藝處理后，不僅可以獲得高的齒面硬度及耐磨性能，而且齒輪變形較小，生產(chǎn)成本較低。
實(shí)例：軌道起重機(jī)用大模數(shù)球墨鑄鐵齒輪，模數(shù)為18mm，要求中頻感應(yīng)淬火，齒面硬度≥35HRC，硬化層深度2~3mm。齒輪的鑄態(tài)性能：抗拉強(qiáng)度σb=600MPa，伸長率δ=7.8%。預(yù)備熱處理采用正火方法：880℃×2.5h。采用BPSD100/8000中頻機(jī)組單齒淬火。其工藝參數(shù)為：比功率0.008kW/mm2，加熱溫度980~1030℃，加熱時間35s，噴水冷卻時間10s，回火工藝為380℃×1h。檢驗(yàn)結(jié)果：齒面硬度42~45HRC，硬化層深度2~3mm，經(jīng)磁粉無損檢測齒面無裂紋。
(6)球墨鑄鐵齒輪的化學(xué)熱處理球墨鑄鐵齒輪采用化學(xué)熱處理方法，可以獲得較高的硬度、接觸疲勞強(qiáng)度等，使齒輪使用壽命大幅度提高。
例1：鐵素體球墨鑄鐵齒輪，要求氮碳共滲。氮碳共滲介質(zhì)：CO2∶NH3=5∶100，氨分解率為62%~63%。氮碳共滲處理溫度為570℃，處理時間4h，然后隨爐冷卻。熱處理后檢驗(yàn)：齒輪硬度64HRC;白亮層深度7μm;擴(kuò)散層深度143μm;接觸疲勞極限提高73%(熱處理前569MPa，熱處理后1060MPa)。
例2：195型拖拉機(jī)球墨鑄鐵齒輪，要求離子滲氮。離子滲氮溫度540~550℃，處理時間6~8h。電壓750~850V，電流25A，氨氣壓力133~266Pa，真空度13.3Pa。熱處理后檢驗(yàn)：齒輪硬化層深度0.2mm，滲氮后內(nèi)孔尺寸基本不變，不需要再磨削內(nèi)孔。使用試驗(yàn)表明齒輪耐磨性良好。
(7)貝氏體球墨鑄鐵及其熱處理貝氏體球墨鑄鐵具有高強(qiáng)度、高伸長率和高沖擊值的良好綜合力學(xué)性能，還具有很高的彎曲疲勞強(qiáng)度和良好的耐磨性能。熱處理后的齒輪在工作時，殘留奧氏體會發(fā)生強(qiáng)化效應(yīng)，即輪齒表面層的奧氏體發(fā)生加工硬化作用，使表面具有優(yōu)良的耐磨性，這是一般滲碳、滲氮等表面處理所不能做到的。從齒輪結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)工藝看，貝氏體球墨鑄鐵更適合于制造大齒輪。
熱處理工藝方法：經(jīng)貝氏體等溫淬火后組織為貝氏體+殘留奧氏體，強(qiáng)度高，韌性好。國內(nèi)外大多采用傳統(tǒng)的硝鹽等溫淬火獲得貝氏體組織，或采用高溫油代替鹽浴進(jìn)行等溫淬火。
實(shí)例1：農(nóng)用車后橋齒圈(模數(shù)≥3mm)，采用貝氏體球墨鑄鐵代替20CrMnTi鋼。采用中溫箱式爐，加熱溫度880~900℃，保溫80min，使之完全奧氏體化后放入260~290℃的硝鹽槽中冷卻90min，取出空冷。球墨鑄鐵齒圈經(jīng)等溫淬火后，石墨形態(tài)為球化1~3級;球徑5~7級;基體為1~3級的下貝氏體和等量殘留奧氏體。力學(xué)性能：σb=1100~1200MPa;δ=1%~1.5%;αK=20~25J/cm2;硬度為40~45HRC。通過裝車2萬余輛使用情況看，無一發(fā)現(xiàn)問題。
實(shí)例2：拖拉機(jī)最終傳動從動齒輪，材料為貝氏體球墨鑄鐵。采用井式滲碳爐，自動控制碳勢，每爐48件，合計(jì)500kg。奧氏體化溫度900℃，保溫2h出爐，為減小變形采用鹽浴等溫淬火工藝，等溫淬火溫度為290℃，等溫時間1.5h。等溫淬火采用B—35型鹽浴爐，并配以攪拌及冷卻裝置。等溫處理后的金相組織級別及硬度見表4，得到金相組織為下貝氏體+殘留奧氏體，金相檢驗(yàn)按GB/T9441。經(jīng)拋丸處理后，齒根部位的彎曲疲勞強(qiáng)度提高到357MPa，達(dá)到了齒輪的設(shè)計(jì)要求。經(jīng)裝車試驗(yàn)，運(yùn)行600h后齒面無裂紋及點(diǎn)蝕，磨損量很小，并降低成本20%。
二、鑄鋼齒輪材料及其熱處理
同前面鑄鐵齒輪材料相比，鑄鋼材料具有較高強(qiáng)度、硬度和耐磨性能，可用于負(fù)荷較大的大齒輪。
1.齒輪用鑄鋼的牌號、特性與用途
齒輪用鑄鋼多為合金鋼，少數(shù)為碳鋼。齒輪在銑齒前需經(jīng)退火、正火或調(diào)質(zhì)處理，以提高齒輪的硬度和強(qiáng)度。齒輪用鑄鋼的牌號、特性與用途。
2.鑄鋼齒輪的熱處理
(1)鑄鋼齒輪的預(yù)備熱處理鑄鋼齒輪的預(yù)備熱處理一般采用退火或正火工藝。但應(yīng)視情況，分別采用不同的預(yù)備熱處理方法：
?、俚吞间撘话氵x用正火處理，獲得均勻的鐵素體+細(xì)片狀珠光體組織。
②中碳鋼及合金鋼一般采用完全退火或等溫退火，獲得鐵素體+片狀(或球狀)珠光體組織。
以上兩種預(yù)備熱處理方式，都可以清除鑄造中出現(xiàn)的粗大晶粒、網(wǎng)狀鐵素體和魏氏體組織等微觀缺陷和應(yīng)力。改善了工件的切削性能，并細(xì)化了組織，為最終熱處理做好了組織準(zhǔn)備，同時也減少了變形開裂。
?、廴魹橄T造應(yīng)力，可采用低溫退火工藝。
?、軐Υ笮丸T件，往往出現(xiàn)枝晶偏析，可采用均勻化退火。由于均勻化退火溫度較高，處理后組織變得異常粗大，因此在均勻化退火后，還應(yīng)進(jìn)行一次完全退火或正火，細(xì)化晶粒，提高力學(xué)性能，改善加工性能，為最終熱處理做好組織準(zhǔn)備。
應(yīng)用實(shí)例：CYTJ10—0型抽油機(jī)左右斜齒輪(見圖5)，材料為鑄造合金鋼ZG35SiMn，毛坯重量200kg。
鑄件材料及技術(shù)要求為：力學(xué)性能σb≥580MPa，σS≥350MPa，δ5≥14%。金相組織要求基體為珠光體+鐵素體，細(xì)顆粒碳化物≤1.5%(體積分?jǐn)?shù))。通過超聲波無損檢測是否有疏松、夾雜及裂紋等缺陷。
采用完全退火，其熱處理工藝。
熱處理后檢驗(yàn)，力學(xué)性能：抗拉強(qiáng)度σb=617MPa，屈服強(qiáng)度σS=355MPa，伸長率δ=6%。金相組織：珠光體+鐵素體，具有細(xì)小顆粒狀碳化物為1.5%(體積分?jǐn)?shù))。無損檢測：無疏松、夾雜及裂紋等缺陷。
(2)鑄鋼齒輪的調(diào)質(zhì)齒輪鑄造后預(yù)備熱處理(如退火或正火等)，為調(diào)質(zhì)處理做好組織準(zhǔn)備。再經(jīng)過調(diào)質(zhì)處理后齒輪獲得良好的綜合力學(xué)性能。
應(yīng)用實(shí)例：橡膠機(jī)械設(shè)備XM—250/20G密煉機(jī)齒輪(見圖7)，毛坯重4780kg，法面模數(shù)16mm，齒數(shù)116，鑄造后正火。
鑄件材料及技術(shù)要求：鑄件材料為鑄造碳鋼ZG310-570?；瘜W(xué)成分，其中wC=0.5%，wSi=0.6%，wMn=0.9%~1.2%，wS≤0.04%，wP≤0.04%。力學(xué)性能為σb≥570MPa，σs≥310MPa，δ≥15%，調(diào)質(zhì)硬度要求為220~250HBW。
正火+回火工藝如圖8所示。調(diào)質(zhì)工藝如圖9所示。
熱處理后檢驗(yàn)：調(diào)質(zhì)處理后金相組織為回火索氏體，硬度為210~260HBW。
(3)鑄鋼齒輪的感應(yīng)淬火熱處理鑄鋼齒輪經(jīng)過調(diào)質(zhì)處理后，齒輪心部性能得到強(qiáng)化，再對輪齒進(jìn)行中頻感應(yīng)淬火處理，進(jìn)一步保證齒輪表面硬度及較小的熱處理畸變。
應(yīng)用實(shí)例：大齒輪，材料為鑄鋼ZG270-500，重量80.3kg，要求調(diào)質(zhì)后中頻感應(yīng)淬火處理。
調(diào)質(zhì)工藝如圖10所示。中頻感應(yīng)淬火及回火工藝如圖11所示。
熱處理后檢驗(yàn)：齒輪調(diào)質(zhì)硬度為207~241HBW，輪齒表面硬度為35~40HRC。
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