齒輪的齒體需要具備高度的抗折斷能力,齒面則需要有較強的抗點(diǎn)蝕、抗磨損和抗膠合能力,即要求齒面硬、心部韌。因此,針對不同工作環(huán)境的齒輪,會(huì )采用不同的熱處理方式。通常情況下,如3C、鋰電自動(dòng)化設備等負載較小的設備,常采用S45C或SUS304直接加工后進(jìn)行表面處理即可,無(wú)需進(jìn)行多余的熱處理。然而,對于負載較大的非標設備的設計,需要用到齒輪傳動(dòng)時(shí),則常采用以下的熱處理工藝對齒輪進(jìn)行處理。
整體淬火:整體淬火后進(jìn)行低溫回火處理。常用的材料為中碳鋼或中碳合金鋼,如45、40Cr等。經(jīng)過(guò)處理后,齒面硬度可達45HRC~55HRC。這種熱處理工藝相對簡(jiǎn)單,但會(huì )導致齒輪變形較大,心部韌性較低。因此,熱處理后的齒輪質(zhì)量不易保證,不適合承受沖擊載荷。在整體淬火后,需要進(jìn)行磨齒、研齒等精加工。
表面淬火:表面淬火后進(jìn)行低溫回火處理。常用的材料為中碳鋼或中碳合金鋼,表面硬度可達48HRC~54HRC。由于心部韌性較高,因此可以用于承受中等沖擊載荷的場(chǎng)合。中小尺寸齒輪可采用中頻或高頻感應加熱,大尺寸齒輪可采用火焰加熱;鹧婕訜岜容^簡(jiǎn)單,但齒面硬度分布不均,質(zhì)量不易保證。在熱處理后,應只在薄層表面加熱,以減小齒輪變形。但如果硬化層較深,變形較大,應進(jìn)行精加工。
正火和調質(zhì):在小批量生產(chǎn)、單件生產(chǎn)或對傳動(dòng)尺寸沒(méi)有嚴格限制的情況下,常采用正火或調質(zhì)處理。材料為中碳鋼或中碳合金鋼。經(jīng)過(guò)處理后,齒面硬度可達40HRC~55HRC。齒輪精加工在熱處理后進(jìn)行。為了減少膠合危險,并使大小齒輪壽命相近,小齒輪齒面硬度應比大齒輪高數十個(gè)HB單位。
滲碳淬火:對于承受較大沖擊載荷的齒輪,宜采用滲碳淬火處理。常用的材料有低碳鋼或低碳合金鋼,如15、20、15Cr、20Cr、20CrMnTi等。低碳鋼滲碳淬火后,心部強度較低,與滲碳層結合不佳,載荷較大時(shí)可能出現剝離現象。此外,齒輪的彎曲強度也較低,因此重要場(chǎng)合宜采用低碳合金鋼,其齒面硬度可達58HRC~63HRC。齒輪經(jīng)滲碳淬火后,變形較大,需要進(jìn)行磨齒處理。
碳氮共滲:碳氮共滲工藝時(shí)間短,具有滲氮的優(yōu)點(diǎn),可以替代滲碳淬火。其適用材料與滲碳淬火相同。
滲氮:滲氮齒輪硬度高、變形小,適用于內齒輪和難以磨削的齒輪。常用的材料有42CrMo、38CrMoA1等。但由于硬化層很薄,在沖擊載荷下容易破碎,磨損嚴重時(shí)也會(huì )因硬化層被磨掉而報廢。因此,滲氮齒輪適用于載荷平穩、潤滑良好的傳動(dòng)場(chǎng)合。
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