齒輪加工工藝流程圖

2023-04-03 來源：互聯網

應用鑄造有關理論和系統知識生產鑄件的技術和方法。包括鑄件工藝，澆注系統，補縮系統，出氣孔，激冷系統，特種鑄造工藝等內容。以下是小編為大家整理的關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

(資料圖片)

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，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性能齒輪用灰鑄鐵的牌號及抗拉強度見表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，如高中頻感應淬火及化學熱處理等，其中高中頻感應淬火應用最多。高中頻感應淬火溫度通常采用850~950℃加熱淬火，由于鑄鐵導熱性差，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，會產生裂紋和熔化現象。鑄鐵經高頻感應加熱后，淬火冷卻介質一般采用水、PAG進行冷卻。回火溫度一般在200~400℃，鑄鐵齒輪經淬火、回火后硬度為40~50HRC。灰鑄鐵齒輪金相檢驗執行GB/T7216《灰鑄鐵金相檢驗》標準。

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、力學性能及其各熱處理狀態下的力學性能球墨鑄鐵牌號、基體組織、力學性能見表2。

(2)球墨鑄鐵熱處理鑄造齒輪毛坯的預處理一般采用退火、正火，也可進行正火+回火，或調質處理。球墨鑄鐵齒輪的常用熱處理工藝見表3。

(3)球墨鑄鐵金相檢驗執行GB/T9441《球墨鑄鐵金相檢驗》標準。

(4)應用例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。

熱處理后檢驗其力學性能：抗拉強度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：收獲機雙聯齒輪，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。熱處理后檢驗其抗拉強度σb=640MPa，伸長率δ=3.5%。

例3：汽車主、從動弧齒錐齒輪，材料為高強度高韌性球墨鑄鐵。力學性能要求：抗拉強度σb=1300~1500MPa，沖擊韌度αK=60~100J/cm2，硬度為45~49HRC。部分化學成分要求：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，其力學性能：抗拉強度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+少量點狀鐵素體+球狀石墨。化學成分：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熱處理球墨鑄鐵齒輪采用感應熱處理工藝處理后，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，生產成本較低。

實例：軌道起重機用大模數球墨鑄鐵齒輪，模數為18mm，要求中頻感應淬火，齒面硬度≥35HRC，硬化層深度2~3mm。齒輪的鑄態性能：抗拉強度σb=600MPa，伸長率δ=7.8%。預備熱處理采用正火方法：880℃×2.5h。采用BPSD100/8000中頻機組單齒淬火。其工藝參數為：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。檢驗結果：齒面硬度42~45HRC，硬化層深度2~3mm，經磁粉無損檢測齒面無裂紋。

(6)球墨鑄鐵齒輪的化學熱處理球墨鑄鐵齒輪采用化學熱處理方法，可以獲得較高的硬度、接觸疲勞強度等，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：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：齒輪硬度64HRC;白亮層深度7μm;擴散層深度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：齒輪硬化層深度0.2mm，滲氮后內孔尺寸基本不變，不需要再磨削內孔。使用試驗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度、高伸長率和高沖擊值的良好綜合力學性能，還具有很高的彎曲疲勞強度和良好的耐磨性能。熱處理后的齒輪在工作時，殘留奧氏體會發生強化效應，即輪齒表面層的奧氏體發生加工硬化作用，使表面具有優良的耐磨性，這是一般滲碳、滲氮等表面處理所不能做到的。從齒輪結構和生產工藝看，貝氏體球墨鑄鐵更適合于制造大齒輪。

熱處理工藝方法：經貝氏體等溫淬火后組織為貝氏體+殘留奧氏體，強度高，韌性好。國內外大多采用傳統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行等溫淬火。

實例1：農用車后橋齒圈(模數≥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。球墨鑄鐵齒圈經等溫淬火后，石墨形態為球化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，無一發現問題。

實例2：拖拉機最終傳動從動齒輪，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，金相檢驗按GB/T9441。經拋丸處理后，齒根部位的彎曲疲勞強度提高到357MPa，達到了齒輪的設計要求。經裝車試驗，運行600h后齒面無裂紋及點蝕，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度、硬度和耐磨性能，可用于負荷較大的大齒輪。

1.齒輪用鑄鋼的牌號、特性與用途

齒輪用鑄鋼多為合金鋼，少數為碳鋼。齒輪在銑齒前需經退火、正火或調質處理，以提高齒輪的硬度和強度。齒輪用鑄鋼的牌號、特性與用途。

2.鑄鋼齒輪的熱處理

(1)鑄鋼齒輪的預備熱處理鑄鋼齒輪的預備熱處理一般采用退火或正火工藝。但應視情況，分別采用不同的預備熱處理方法：

①低碳鋼一般選用正火處理，獲得均勻的鐵素體+細片狀珠光體組織。

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。

以上兩種預備熱處理方式，都可以清除鑄造中出現的粗大晶粒、網狀鐵素體和魏氏體組織等微觀缺陷和應力。改善了工件的切削性能，并細化了組織，為最終熱處理做好了組織準備，同時也減少了變形開裂。

③若為消除鑄造應力，可采用低溫退火工藝。

④對大型鑄件，往往出現枝晶偏析，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，還應進行一次完全退火或正火，細化晶粒，提高力學性能，改善加工性能，為最終熱處理做好組織準備。

應用實例：CYTJ10—0型抽油機左右斜齒輪(見圖5)，材料為鑄造合金鋼ZG35SiMn，毛坯重量200kg。