变速箱齿轮的热处理工艺的设计

1、一、变速箱齿轮的材料选择：1、选材的原则：零件材料的选择应根据零件的使用性能要求及加工工艺性能、经济成本要求进行选择：1)、使用性能要求：使用性能是指零件在正常使用状态下，材料应具备的性能，是保证零件工作安全可靠、经久耐用的必要条件。零件在选材时，首先要根据零件的工作条件和失效形式，正确判断所要求的使用性能，再根据主要的使用性能指标来选择合适的材料 。变速箱齿轮位于汽车传动部分 ，用于传递扭矩与动力、调整速度的作用。其工作条件、失效形式及要求的力学性能如下表：通过对变速箱齿轮的工作条件、失效形式的全面分析，并根据零件的几何尺寸、使用寿命要求，就能确定出零件应具有的主要力学性能指标。2)、加工工

2、艺性能要求：变速箱齿轮常用的加工工艺路线为：下料 锻造 正火 粗、半精切削加工 渗碳 淬 火、低温回火 喷丸处理 加工花键 磨端面 磨齿 最终检验根据以上工艺要求，变速箱齿轮的工艺性能要求如下：3)、选材时还应充分考虑经济性：在保证使用性能的前提下，应尽可能选用价格低、货源足、加工方便、总成本低的材料。2、材料的选择：根据以上使用性能和加工工艺、加工成本的综合要求，可基本确定为低 C% 合金结构钢：即我们常用的合金渗碳钢。从目前我国汽车制造厂常用的金属材料来看，汽车变速箱齿轮多采用 20CrMnTi 。二、热处理工序位置及热处理工艺选择：热处理是机械制造过程中的重要工序。变速箱齿轮的热处理工序

3、位置及热处理工艺选择、安排是否得当，对于零件的质量及切削加工性能起着至关重要的作用。根据热处理的目的及工序位置不同，热处理分为预备热处理和最终热处理。1 预备热处理的工序位置及热处理工艺选择：为消除经过锻造的变速箱齿轮毛坯的内应力、细化晶粒、均匀组织，并改善切削加工性能，为淬火作好组织准备，一般在锻造之后、切削加工之前，可采用退火或正火作为预备热处理。由于变速箱齿轮尺寸较小，且厚度较均匀，在正火、退火均可使用的前提下，为提高工作效率，宜选用正火作为预备热处理。2 最终热处理的工序位置：最终热处理包括各种淬火、回火、表面热处理等。零件最终热处理之后，即可获得所需的力学性能：因零件硬度较高，除磨削

4、加工之外不宜进行其他形式的切削加工，故最终热处理均安排在半精加工之后，磨削加工之前。3 最终热处理工艺方法选择：根据变速箱齿轮的工作条件及失效形式，对变速箱齿轮的技术条件要求如下：齿轮根部 b 1000Mpa ， a k 60J/cm 2 ；齿面硬度 58 64HRC ，心部硬度 30 42HRC 。根据以上技术条件，变速箱齿轮材料 ： 20CrMnTi 采用的最终热处理工艺为：先渗碳，使表面碳含量增加，心部仍维持低的含碳量，保持心部较高的强度和冲击韧性；渗碳之后进行淬火和低温回火，使轮齿表面硬度达到高硬度要求，心部仍维持较低的硬度 。三、热处理工艺特性对齿轮质量和寿命的影响 ：正确分析和理解

5、热处理性能指标，对保证零件的质量，满足使用性能的要求，延长零件的使用寿命，具有重大意义。主要的热处理工艺性能指标及要求如下：1、淬透性：淬透性的波动范围直接影响到齿轮的产品质量。淬透性过低，则制成的齿轮渗碳淬火后，心部硬度低于技术条件规定的数值，疲劳试验时，齿轮的疲劳寿命降低；若淬透性过高，则齿轮渗碳淬火后，内孔收缩量过大而影响齿轮装配。 由于淬透性对轮齿心部的硬度和畸变有重大影响， GB5216-85 规定：用于制造齿轮的 20CrMnTi 的淬透性指标为：距水冷端 9 咖处的硬度为42HRC 。2、变形开裂倾向：齿轮在淬火时因加热或冷却速度太快，加热或冷却不均匀都可能造成工件变形甚至开裂。因此，设计齿轮时，在结构上应尽量避免尖角或厚薄断面的突然变化；淬火时，尽量选择冷却速度较慢的专用淬火油进行淬火。通过以上手段来减少变形开裂倾向。3、淬硬性：淬硬性指钢在正常淬火条件下，以超过临界冷却速度所形成的马氏体组织能够达到的最高硬度。淬硬性主要取决于钢中的含碳量。含碳量越高，淬火后硬度越高。变速箱齿轮通过渗碳使齿轮表面达到高含碳量，淬火后使齿轮表面达到：齿面硬度 58 64HRC ，才能满足齿轮表面高硬度、高耐磨的特性，保证齿轮齿面有足够的使用寿命，不发生齿面点蚀和磨损。影响