控制渐开线齿轮热处理变形的工艺措施

陈 武，孙付仲

（马鞍山方圆精密机械有限公司，安徽 马鞍山 243000）

热处理工艺是齿轮加工中十分重要的一个环节，对齿轮的质量影响很大。通过热处理工艺齿轮的综合性能得到了有效的提升，但是在加工过程中，热处理会导致齿轮会发生变形，损害其使用效果，也对企业的利益造成一定的影响。所以为更好的处理齿轮在热处理过程中造成的变形问题，需要采取合理的方法，减少企业的经济损失，确保企业的经济效益。

1 渐开线齿轮和热处理变形理论

1.1 渐开线齿轮概述

在知道渐开线齿轮是什么前，首先要对渐开线的原理进行掌握，这样才能充分了解渐开线齿轮的内涵。渐开线是一个数学概念，指一条直线在一个圆上在滚动过程中，在这条直线上的每一个点所运动的轨迹叫做渐开线，这个圆与直线分别叫做基圆与发生线。所以渐开线齿轮是指齿轮的齿形是由渐开线与过渡线组合而成，这就是渐开线齿轮。渐开线齿轮具有以下几个特征：热处理要求高；加工精度高；加工齿轮需要专业的加工设备等。由于渐开线齿轮的应用十分广泛，具有较为广泛的市场前景，因此，对渐开线齿轮进行深入研究具有重要意义，有助于促进该行业的稳定发展。

1.2 热处理变形理论

通过加热、冷却等方式对零部件材料进行加工，可以改变材料的组织结构从而达到人们的各种需求。在对回转支承齿轮进行热加工过程中，会出现热处理变形现象，造成这种现象的主要原因是：第一，热应力。在材料进行加工过程中，如果材料表里的温度产生温差，这时就会在热胀冷缩的影响下产生热应力；第二，组织应力。在对材料进行加工过程中，材料表面与心部（或者是其他部分）的组织在转变时，由于时间不同，出现的组织应力也不同。上面两个因素是热处理变形的主要因素，严重影响零件的工艺质量和使用性能。所以要对热处理变形的影响因素进行细致的分析，并采取科学的控制工艺，降低对企业造成的经济损失。同时也要控制好热处理工艺，实现热处理工艺的规范化、科学化，提升热处理的效果。

2 渐开线齿轮热处理变形的影响因素和控制工艺措施

2.1 影响因素

渐开线齿轮热处理变形的影响因素可以分为下面几个部分：第一，热处理工装和设备的选择。首先要对热开线齿轮的预处理工艺进行严格的控制，确保其具有良好的塑性，对齿轮齿形与结构进行均匀的设计，便于在热处理时产生的不均匀应力被合理分散。但是在实际加工过程中，需要对齿轮进行切削，但是这一过程会发生加持过紧的情况，在热处理过程中，齿轮的变形情况就会增加。

第二，齿轮材料的性质。在对渐开线齿轮进行热处理时，会受到齿轮材料的影响，材料质地的不同，变形程度也会不同，在热处理时如果处理的条件不同，同种材料的变形情况也会有所不同，而齿轮的材料会直接影响其后期的使用效果与寿命。所以就要对材料质量进行严格的控制，确保热处理的效果。

第三，热处理工艺规程。在热处理的操作环节，热处理工艺规程发挥着重要作用，能科学合理的指导操作工艺与步骤，对热处理的效果具有重要影响。因此热处理过程一定要科学合理，这样才能为热处理操作提供可靠的指导，减少变形情况的发生。但是就目前来开，对热处理工艺规程的编制不够科学，对热处理工艺造成一定影响，从而导致热处理变形的发生。

第四，预热处理工艺影响。渐开线齿轮进行预热处理，对材料中的晶粒进行细化，有助于消除材料中的残余应力，降低变形率。由于预热处理的过程中，依然存在冷却不够稳定等问题，使得齿轮内部的晶粒过大，影响后期的热处理，进而导致热处理变形的出现。

2.2 控制工艺措施

对渐开线齿轮热处理的工艺进行有效的控制，能有效减少热处理变形的发生，提升热处理质量。

第一，加强对齿轮加工过程的管理与控制。在对渐开线齿轮进行热处理加工时，要保证加工技术的可靠性与合理性，确保齿轮加工的精准度，提升其稳定性，加大对热处理环节的处理。比如，在切削齿轮时，要保证加工设备的稳定性与切削刀具的合适性，在切削过程中也要保证相关的参数、速度等要符合加工要求。在对加工工艺进行控制时，需要满足热处理的温度要求，减少引领对齿轮造成的影响；同时也要熟练掌握热处理操作规程，确保操作的规范性与科学性。

第二，改善齿轮锻件质量。在对渐开线齿轮进行锻造加工过程中，由于工艺的稳定性较低，很容易在不均匀的组织下出现齿轮锻坯质量不过关的情况。如果齿轮锻件的质量不合格，会对切削的效果造成很大影响，进而增加成企业的成本。虽然加工人员在预先正火的方法下，能对一部分影响进行有效的消除，但是控制效果并不理想，很难确保锻件的质量。为保证锻件的质量，首先要加大对材料的质量控制，选择材料时需保证良好的淬透性与硬度；其次要合理设计零件，保证零件的结构均匀、简单。所以在锻造过程中，要有效排放加热区的料坯，保持加热温度的均匀，减少由于不均匀的应力造成的锻造质量问题。所以对锻造工艺进行严格的控制，能有效保证锻造质量，从而减少企业的经济损失，保证渐开线齿轮的质量。

第三，合理选择冷却介质。冷却介质是热处理工艺的重要组成部分，可以说热处理工艺无法离开冷却介质，回转支承热处理中淬火是十分重要的环节，如果离开冷却介质，淬火工艺则难以实现[1]。比如在对回转支承进行热处理时，需要对其进行热处理，由于回转支承的应用场合不同，淬火也可以分为全齿与单齿淬火，如果淬火工艺不达标，很难满足回转支承的质量要求。为确保淬火的效果，要保证冷却介质的各项化学与物理指标符合要求，保证冷却的温度、速度，减少回转支承淬火过程中发生的变形情况。如果在淬火过程中，冷却的速度过快，回转支承的变形量就会增加。所以在淬火时要合理选择介质，保证热处理的效果，防止热处理的变形量增加[2]。

如果渐开线齿轮已经发生了变形，这时要及时采取可靠的方法对其进行处理，一般会选择冷校直与热校直。选择冷校直的条件是在完成淬火后，零件的齿轮的硬度在40HRC以下时，而选择热校直的条件是齿轮在完成淬火后，温度冷却时没有冷却到马氏体开始转温度点以下，这时使用此种方法会起到良好的作用。

第四，预热处理工艺控制。在进行预热处理时，分为四个方面的内容:锻件预处理，确保晶粒度在4-7级，强度为435N/mm2；切削时要保证刀具的质量，保证被加工零件的相关参数符合工艺要求；在热处理时要对锻坯的组织、硬化层等相关指标与参数进行严格的检查；最后需要对零件的质量及使用性能进行检查，确保预热处理符合要求[3,4]。

3 结束语

渐开线齿轮的使用性能与热处理工艺有直接的联系，也会对渐开线齿轮的使用效果及寿命产生很大影响。因此在热处理过程中，要保证热处理材料的相关参数符合要求，确保切削加工的质量，严格控制热处理工艺流程，减少热处理工艺变形的发生。同时在现代科学技术的快速发展与进步下，数字化技术的应用，对热处理的控制水平会更高，不断提升热处理的稳定性与质量，提升渐开线齿轮的使用效果与寿命，促进我国渐开线齿轮制造企业的可持续发展。