齒輪加工工藝流程圖

　　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於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

　　灰鑄鐵抗拉強度低，脆性較高，抗彎及耐衝擊能力很差，但它易於鑄造，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，可用於低速、載荷不大的開式齒輪傳動。

　　***1***齒輪用灰鑄鐵的牌號及力學效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採用850~950℃加熱淬火，由於鑄鐵導熱性差，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後，淬火冷卻介質一般採用水、PAG進行冷卻。回火溫度一般在200~400℃，鑄鐵齒輪經淬火、回火後硬度為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

　　球墨鑄鐵的效能介於鋼和灰鑄鐵之間，強度比灰鑄鐵高很多，具有良好的韌性和塑性，在衝擊不大的情況下，可代替鋼製齒輪。齒輪製造主要使用珠光體和貝氏體球墨鑄鐵，牌號在QT500以上，熱處理一般採用正火+回火。

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

　　***2***球墨鑄鐵熱處理鑄造齒輪毛坯的預處理一般採用退火、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效能，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。

　　熱處理後檢驗其力學效能：抗拉強度σb=700~840MPa，伸長率δ=2%~5%，衝擊韌度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：收穫機雙聯齒輪，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採用正火，其熱處理工藝如圖2所示。熱處理後檢驗其抗拉強度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。力學效能要求：抗拉強度σb=1300~1500MPa，衝擊韌度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效能。熱處理方法是球墨鑄鐵齒輪採用等溫淬火，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。熱處理方法是採用低溫奧氏體化正火+回火，其熱處理工藝。

　　熱處理後檢驗，其力學效能：抗拉強度σb=720~730MPa，伸長率δ=***%~7.2%，衝擊韌度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採用感應熱處理工藝處理後，不僅可以獲得高的齒面硬度及耐磨效能，而且齒輪變形較小，生產成本較低。

　　例項：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。齒輪的鑄態效能：抗拉強度σb=600MPa，伸長率δ=7.8%。預備熱處理採用正火方法：880℃×2.5h。採用BPSD100/8000中頻機組單齒淬火。其工藝引數為：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採用化學熱處理方法，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，然後隨爐冷卻。熱處理後檢驗：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，熱處理後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。熱處理後檢驗：齒輪硬化層深度0.2mm，滲氮後內孔尺寸基本不變，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、高伸長率和高衝擊值的良好綜合力學效能，還具有很高的彎曲疲勞強度和良好的耐磨效能。熱處理後的齒輪在工作時，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於製造大齒輪。

　　熱處理工藝方法：經貝氏體等溫淬火後組織為貝氏體+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，或採用高溫油代替鹽浴進行等溫淬火。

　　例項1：農用車後橋齒圈***模數≥3mm***，採用貝氏體球墨鑄鐵代替20CrMnTi鋼。採用中溫箱式爐，加熱溫度880~900℃，保溫80min，使之完全奧氏體化後放入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後，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。力學效能：σb=1100~1200MPa;δ=1%~1.5%;αK=20~25J/cm2;硬度為40~45HRC。通過裝車2萬餘輛使用情況看，無一發現問題。

　　例項2：拖拉機最終傳動從動齒輪，材料為貝氏體球墨鑄鐵。採用井式滲碳爐，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，為減小變形採用鹽浴等溫淬火工藝，等溫淬火溫度為290℃，等溫時間1.5h。等溫淬火採用B—35型鹽浴爐，並配以攪拌及冷卻裝置。等溫處理後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。經拋丸處理後，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，執行600h後齒面無裂紋及點蝕，磨損量很小，並降低成本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、硬度和耐磨效能，可用於負荷較大的大齒輪。

　　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採用退火或正火工藝。但應視情況，分別採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採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。改善了工件的切削效能，並細化了組織，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，可採用低溫退火工藝。

　　④對大型鑄件，往往出現枝晶偏析，可採用均勻化退火。由於均勻化退火溫度較高，處理後組織變得異常粗大，因此在均勻化退火後，還應進行一次完全退火或正火，細化晶粒，提高力學效能，改善加工效能，為最終熱處理做好組織準備。

　　應用例項：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。

　　鑄件材料及技術要求為：力學效能σb≥580MPa，σS≥350MPa，δ5≥14%。金相組織要求基體為珠光體+鐵素體，細顆粒碳化物≤1.5%***體積分數***。通過超聲波無損檢測是否有疏鬆、夾雜及裂紋等缺陷。

　　採用完全退火，其熱處理工藝。

　　熱處理後檢驗，力學效能：抗拉強度σb=617MPa，屈服強度σS=355MPa，伸長率δ=6%。金相組織：珠光體+鐵素體，具有細小顆粒狀碳化物為1.5%***體積分數***。無損檢測：無疏鬆、夾雜及裂紋等缺陷。

　　***2***鑄鋼齒輪的調質齒輪鑄造後預備熱處理***如退火或正火等***，為調質處理做好組織準備。再經過調質處理後齒輪獲得良好的綜合力學效能。

　　應用例項：橡膠機械裝置XM—250/20G密煉機齒輪***見圖7***，毛坯重4780kg，法面模數16mm，齒數116，鑄造後正火。

　　鑄件材料及技術要求：鑄件材料為鑄造碳鋼ZG310-570。化學成分，其中wC=0.5%，wSi=0.6%，wMn=0.9%~1.2%，wS≤0.04%，wP≤0.04%。力學效能為σb≥570MPa，σs≥310MPa，δ≥15%，調質硬度要求為220~250HBW。

　　正火+回火工藝如圖8所示。調質工藝如圖9所示。

　　熱處理後檢驗：調質處理後金相組織為回火索氏體，硬度為210~260HBW。

　　***3***鑄鋼齒輪的感應淬火熱處理鑄鋼齒輪經過調質處理後，齒輪心部效能得到強化，再對輪齒進行中頻感應淬火處理，進一步保證齒輪表面硬度及較小的熱處理畸變。

　　應用例項：大齒輪，材料為鑄鋼ZG270-500，重量80.3kg，要求調質後中頻感應淬火處理。

　　調質工藝如圖10所示。中頻感應淬火及回火工藝如圖11所示。

　　熱處理後檢驗：齒輪調質硬度為207~241HBW，輪齒表面硬度為35~40HRC。