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齿轮激光淬火强化技术冯荣元摘要 齿轮激光相变强化具有弥散强化、畸变强化、无氧化脱碳、独特的抗疲劳机理和等强工作层等强化机制,使齿轮既有高硬度又有高强度,大大提高疲劳性能和耐磨性能,而且没有粗晶、分层、齿根应力集中等工艺隐患,避免偶然失效。
采用轴向分齿扫描,根据齿轮模数选择适当的激光参数,尤其适合模数m≥4的大、中型齿轮。
关键词:齿轮 激光强化 工艺中图分类号:T H16 文献标识码:B 文章编号:1671—3133(2005)02—0132—031 传统齿轮热处理工艺及其质量特点1)表面淬火 表面淬火最常用的有高频淬火和火焰淬火。
一般机床齿轮选用中碳钢经高频淬火处理,所得到的硬度、强度及韧性可满足要求,且具有不易氧化、脱碳和变形小、生产率高等优点。
大模数齿轮(m>4),多采用逐齿加热淬火法,小模数齿轮一般采用整体加热淬火法。
生产现场简易条件下采用火焰淬火,也有一定使用效果。
此工艺最大弱点是齿根容易应力集中,使用中容易发生断齿,且由于高频线圈不可能做到完全和齿形吻合,造成齿面硬度分布不均。
2)化学热处理 汽车、拖拉机等大载荷高速齿轮为了使基体具有强韧性能而齿面耐磨,采用低碳钢表面渗碳后淬火、回火,或采用中碳钢整体调质处理后表面渗氮等化学热处理。
此类工艺目前虽可满足使用性能要求,但工艺流程长、能耗高、成本高,且造成环境污染。
此外,渗碳处理的齿轮变形大,加大后期精加工工作量;渗氮处理的齿轮在使用中有剥落现象。
3)整体调质处理 齿轮轴和大载荷中、低速大型齿轮采用调质处理,防止脆断是一项重要指标,为了用同一种工艺满足多方面性能要求,采用高淬透性材料进行调质处理,确保轴和基体在重载荷下不发生脆断,这一兼顾性工艺,牺牲了齿面的硬度,降低了耐磨性。
2 激光相变强化的特点激光相变强化是用激光束扫描工件,使工件表层快速升温到AC3临界点以上,受热层在光斑移开时,由于工件基体的热传导作用使温度瞬间进入马氏体区或贝氏体区,发生马氏体相变或贝氏体相变,完成相变强化过程。
车辆工程技术24车辆技术在汽车系统中，齿轮是动力系统的重要构成部分，承担着改变速度、传递扭矩等任务，通常满载荷运行，这就要求汽车齿轮具备良好的强度与应用寿命。
随着新能源汽车、现代汽车与其他机械工业的发展，其动力机构要求齿轮具有更高强度、更高效率、更高寿命，这些要求不仅需要优化齿轮设计，还需要开发齿轮新材料，研发新型的齿轮加工技术与强化技术。
而表面强化技术则是增强齿轮强度、延长齿轮应用寿命的关键，从抗齿轮弯曲疲劳、抗齿面接触疲劳两个表面强化技术入手，探索齿轮强化技术的发展与研究。
1 汽车齿轮材料技术与研究现状分析齿轮是汽车传动机构的重要部分，承担着改变速度、传递扭矩的重要作用，其经常处在连续高载荷的运行状态，齿轮不仅会进行滚动，还需要滑动，同时还承受着脉冲作用力，这些里力的综合作用会导致齿轮破损，影响齿轮的正常运行。
为保障汽车传动效率，要求汽车齿轮必须具备良好的强度与应用寿命。
综合分析来看，齿轮破坏的形式主要表现为四类，第一为磨损，第二是齿面胶合，第三是齿轮折断，第四则是点蚀。
分析发现，这些破坏多集中发生在齿轮的表面与齿根位置。
为此，采取一定的齿轮表面强化技术，有助于降低齿轮破坏，保证齿轮表面完整性。
通过采取齿轮表面强化技术，可以改变齿轮形态特征、组织结构、硬度、表面粗糙度，增强齿轮的弯曲疲劳抗力、接触疲劳抗力，提升齿轮强度，保证齿轮应用的综合效益。
随着汽车种类增加，应用用途的多样性要求越来越多，对齿轮的强度、使用寿命提出了更高的要求。
为此，需要做好齿轮表面强化技术的探究工作，同时做好齿轮材料研究，保证齿轮的应用质量。
2 汽车齿轮表面强化技术分析汽车齿轮表面强化技术主要包含两个部分，即抗齿轮弯曲疲劳表面强化技术与抗齿面接触疲劳表面强化技术，通过这些技术的研究与使用，可以有效改进齿轮性能，增强齿轮整体指标，有助于实现齿轮高质量、长期安全运行。
2.1 抗齿轮弯曲疲劳表面强化技术抗齿轮弯曲疲劳表面强化主要是通过齿轮喷丸强化的方式来实现，喷丸强化指的是应用一定的机械手段，对齿轮表面进行压缩、变形处理，从而在齿轮表面生成形变改性层，达到增强齿轮表面强度的目的。
硬化齿轮制造技术研究齿轮是传动机构中常用的一种零部件。
在很多机械传动中，齿轮的质量和性能起着至关重要的作用。
如何提高齿轮的耐磨性、抗疲劳性、噪音低等级以及准确度，一直是齿轮制造过程中的难点。
为了解决这些问题，许多制造技术不断地涌现出来。
其中，硬化齿轮制造技术就是一种重要的发展趋势。
一、硬化齿轮的特点硬化齿轮制造技术是一种将齿轮表面硬化的方法，通过提升齿轮表面的硬度，来提高齿轮的使用寿命和工作性能，同时减小了齿轮齿面的磨损和削减率，从而达到更好的使用效果。
硬化齿轮制造技术有很多的优点。
首先，硬化齿轮的硬度变高了，因此能够承受更大的负荷，抗疲劳性更好。
同时，硬化齿轮的表面光滑度也得到提高，摩擦和磨损都得到了很好的控制。
再者，硬化齿轮的噪音低等级也会有所提高，这对于一些噪音敏感的工业和机械设备来说尤为重要。
二、硬化齿轮的制造方法在制造硬化齿轮时，最主要的就是硬化过程。
硬化过程是借助高温、高压、高速等外力作用下，让齿轮表面经一定深度淬火而形成的。
在此过程中，要注意以下几点：1. 硬化时温度的控制。
普遍情况下硬化温度控制在800℃左右。
不过硬化温度也会根据不同材料的类型和厚度等因素不同而进行调整。
2. 硬化后的长期处理。
硬化后的齿轮需要再次回火。
在这个过程中，长时间的低温处理可以帮助保持齿轮表面硬度的同时，使得齿轮的耐腐蚀性变更好。
3. 清洁操作。
齿轮表面要保持清洁干净，无油无水，否则硬化效果会大打折扣。
三、规范化的生产流程硬化齿轮的生产流程比较复杂，需要细致认真的操作，遵循规范化、标准化的制造流程才能保证硬化齿轮的质量。
整个流程大致可以分为以下几个步骤：1. 理论分析。
在生产硬化齿轮之前，要先对涉及到的工业材料的性能进行详细的分析，并根据所选材料的特点设计方案。
2. 制造齿轮。
制造齿轮时，要根据设计要求进行制造，包括材料的选择、齿轮加工、刀具磨损情况等。
3. 检验工序。
检验工序是硬化齿轮制造中的重要工作，要对齿轮进行检查，保证无裂纹，无毛刺，无塌陷等缺点。
Internal Combustion Engine&Parts0引言齿轮是汽车机械中传递动力的一个重要零件，其使用寿命及其强度与机械装置的优劣性是关系非常密切的。
随着社会的发展和进步，科技的日新月异，各行各业的人们对汽车的性能有着不同的要求，其要求不断提高，因此对齿轮的要求也就更加严格。
近几年来，各大汽车公司对汽车齿轮的研发都非常重视。
尤其日本、美国、英国、德国等国家提出了非常严格的市场规范。
齿轮需要具备较高的强度和速度，以及耐久、寿命长等特点。
这对齿轮的设计和改进提出了新的研究方向，也为开发新的材料和技术带来了新的任务。
其中，齿轮的表面强化技术是最关键的核心技术，全面提升齿轮的高强度是必要且重要的，需要进一步展开分析和研究。
1汽车齿轮材料技术及研究现状汽车齿轮在传递扭矩和改变速度过程中，往往处于高载荷的工作环境下。
这就在很大程度上要求汽车齿轮材料要具备很好的性能。
汽车中的齿轮处于长期连续负荷的工作状态，齿轮在工作的状态下，既要滚动使用，又需要滑动使用。
在转动的同时，还会受到脉冲的作用。
齿轮存在四种破坏的形式，齿轮被折断会受到破坏，齿轮的点蚀与微观点蚀，齿轮的磨损也会使齿轮受到破坏，齿面的胶合也是一个重要因素。
总体来说，汽车齿轮有四类破坏形式：①齿面胶合；②宏观点蚀、微观点蚀；③磨损；④轮齿折断。
轮齿的表面是非常重要的，轮齿表面要保持完整的状态，也就是不受到任何损伤，这样强化后能够决定表面的状态。
轮齿的表面涂改也是需要重视的，需要综合考虑厚度和强度等因素。
随着科技的进步，汽车的种类越来越多，对齿轮的要求也就越来越高。
所以，也应重视齿轮的材料。
基础材料有较高的质量，才能保障齿轮的质量和使用。
对———————————————————————作者简介:李文军（1990-），男，河北沧州人，助理工程师，研究方向为机械设计制造及其自动化。
的空气制动管路安装时，将卡套预装工作作为其重要组成部分，在不同的方式使用下，要予以不同问题的分析。
齿轮表面的喷丸强化技术
金荣植
【期刊名称】《金属加工：热加工》
【年(卷),期】2011(000)017
【摘要】喷丸强化是一种受控喷丸技术，不同于喷丸清理。
喷丸清理以去除工件表面油污、氧化皮、锈蚀和机械加工毛刺为目的。
齿轮表面的喷丸强化主要是借助于高速运动的弹丸冲击零件的表面，
【总页数】5页(P12-16)
【作者】金荣植
【作者单位】哈尔滨汇隆汽车箱桥有限公司,黑龙江150088
【正文语种】中文
【中图分类】TH132.41
【相关文献】
1.喷丸强化对轿车用新型齿轮钢表面应力rn状态影响的研究
2.喷丸技术在齿轮表面强化中的应用
3.齿轮表面喷丸强化的工艺试验
4.强化喷丸对渗碳齿轮表面接触疲劳裂纹形成与扩展的影响
5.18Cr2Ni4WA钢齿轮表面喷丸强化试验研究
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轮齿表面强化喷丸及应用
轮齿是机械中常见的传动部件，其表面强度决定了传动的可靠性和寿命。
为了增强轮齿表面的强度和耐磨性，常采用喷丸技术进行表面强化处理。
轮齿表面强化喷丸是通过喷射高速喷丸流体，将高速运动的颗粒冲击在轮齿表面上，产生压应力和塑性变形，进而提高其表面强度。
喷丸流体中常使用的颗粒材料包括钢球、圆锆砂等。
轮齿表面强化喷丸的应用主要体现在以下几个方面：
1. 提高轮齿的疲劳寿命：喷丸可以消除轮齿表面的应力集中，增加表面的压应力，有效提高轮齿的疲劳寿命，降低疲劳断裂的风险。
2. 增强轮齿的耐磨性：喷丸能够使轮齿表面形成一定的硬化层和压痕，提高轮齿的硬度和耐磨性，延长使用寿命。
3. 改善轮齿的齿面质量：通过喷丸可以去除轮齿表面的氧化物、油污和锈蚀物，使得轮齿表面更加平整和洁净，提高齿轮的精度和运行的平稳性。
4. 修复轮齿的缺陷：喷丸还可以修复轮齿表面的裂纹、腐蚀和磨损等缺陷，延长轮齿的使用寿命。
总之，轮齿表面强化喷丸可以有效提高轮齿的耐磨性、疲劳寿命和传动效率，提高机械传动系统的可靠性和寿命。
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关于齿轮表面强化技术分析(通
用版)
Safety management is an important part of production management. Safety and production are in
the implementation process
关于齿轮表面强化技术分析(通用版)
在一系列机械传动系统中，齿轮发挥着十分关键的作用，是一类不可或缺的部件，所以，保证齿轮具有良好性能也便显得尤为重要了。
本文将基于齿轮表面强化技术展开相应的分析，包括传统技术、新技术以及复合技术等，以期为齿轮表面强化工作提供一些有益的参考。
齿轮表面强化概述
随着应用环境的日益复杂，人们对齿轮表面性能提出了更高要求，不仅要求其具有一定的硬度、耐磨性，还要求其具有理想的心部韧性以及抗腐蚀性等。
传统技术（渗碳等）开始难以满足实际需要，新的齿轮表面强化技术（如激光加热表面淬火技术、喷丸技术、表面镀膜技术等）陆续出现，并得到了广泛应用。
齿轮表面强化技术
2.1.传统技术
以渗碳技术为例。
对于汽车用齿轮而言，其制作工艺相对简单，绝大部分以普通低碳钢、低碳合金钢这两种钢材为原材料，先经过渗碳淬火处理，再经过低温回火处理制作而成。
渗碳工艺通常在920-930℃这一温度条件下进行，能够在一个相对较短的时间内使得渗层达到既定深度。
接下来，先予以淬火处理，在经过低温回火处理，便能够在齿轮表面形成一层高碳马氏体，不仅强化了齿轮表面硬度，还提高了齿轮表面的耐磨性。
至于心部则为低碳马氏体，从而使其具有足够的韧性。
在齿轮表面强化处理中，渗碳技术得到了广泛应用。
需要指出的是，渗碳技术具有一系列难以克服的缺点，如需要较高的处理温度，容易导致工件变形，无法获得较高的表面精度等，上述缺点的存在使得该技术的实际应用存在一定的制约。
当齿轮对自身表面硬度要求一般时，往往不采用该表面处理技术。
2.2.新技术
2.2.1.激光加热表面淬火技术
该技术诞生于上世纪七十年代，其代表性的应用为美国通用汽车公司采用这一技术对动力转向变速箱的内表面予以处理。
到上世
纪八十年代中后期，激光加热表面淬火技术已经较为成熟，无论是理论发展，还是实际应用，均获得了空前发展。
所谓激光表面加热淬火技术指的是，将激光有效地聚集在一起，然后对相应的工件进行加热，使其表面组织在极短时间内转变成奥氏体，自行冷却并最终在工件表面形成马氏体淬硬层。
对齿轮表面进行强化时，如果采用的是传统技术，那么在沿齿廓方向上通常无法形成呈均匀分布状态的硬化层，然而，采用激光加热表面淬火技术却能够很好地实现上述目的，除保证淬硬层呈均匀分布状态外，还能使其具有一个较高硬度。
2.2.2.喷丸技术
所谓喷丸技术指的是，利用相应的机械手段向工件表面施加一定的压力，使其受压变形，借助形变这种方式于工件表面生成硬化层（其深度范围通常为0.5-1．5mm)。
喷丸技术能够有效提高工件表面硬度以及强度，因而在金属表面改性加工中获得了广泛应用。
在科学技术的带动下，新的喷丸工艺不断涌现，主要包括：一、激光喷丸。
该技术能够实现对参数的有效控制，但存在残余应力偏大的
缺憾；二、高压水射流喷丸。
该技术有效解决了残余应力分布问题，因此，能够使得工件具有一个良好的周期抗疲劳强度；三、微粒冲击。
该技术借助微小弹丸的冲击以完成表面处理工作，能够大幅提高工件表面的实际硬度，与此同时，不会出现表面粗糙度过大的问题；四、超声喷丸。
可对材料表面进行纳米化处理，还有助于氮化温度的有效降低。
喷丸技术不仅能够大幅强化工件的抗疲劳性能，还能够明显提升工件的抗腐蚀以及抗开裂能力，所以，在汽车齿轮表面强化方面得以广泛应用。
2.2.
3.表面镀膜技术
在生产技术不断提升的带动下，工业领域对薄膜所具有的性能提出了更高的要求，一方面要求膜、衬底之间具有良好的附着性，另一方面要求膜具有理想的硬度，同时还应具有厚度较深的特点。
为实现上述要求，基于传统沉积技术的离子镀膜技术应运而生。
所谓离子镀膜技术指的是，在化学气相沉积领域有机引入低压气体放电技术，借助直流电场，或者是高频电场，又或者是微波场，给反应气体施加应的作用，使其发生辉光放电。
在那些具有低温性质的
等离子体中，高能电子、反应气体这两种物质将会发生一系列非弹性碰撞，如此一来，导致反应气体分子发生电离或者激发效应，从而减少了化合物形态转化过程中所需要的能量，使得反应温度得以进一步降低，当温度降低时，便能够于工件表面形成理想的化合物涂层。
该技术的优势：一、镀膜操作时不需要过高温度，仅为500℃左右[3]
，如此一来，使得可用基材的选择范围得以大幅拓宽；二、形成的镀层不仅涂覆均匀，而且性能稳定，另外，技术支持工业化生产；三、对于离子体而言，其渗、镀工艺能够同炉完成，从而有效简化了工艺，使得效率得以明显提高；四、其薄膜成分具有良好的可控性，因而便于梯度沉积的实现。
由于具有上述优点，该技术在那些对耐磨性有着较高要求的齿轮表面处理上得到了良好的应用。
2.3.复合强化技术
以传统技术和新技术的结合应用为例。
对工件予以“等离子渗氮+类金刚石膜”复合强化处理之后，无论在表面硬度方面，还是在
膜／基结合强度方面，又或者是耐磨性能方面，均明显强于仅采用镀类金刚石膜的那一类工件。
氮化处理之后，将会于钢表面生成一定深度的硬化层，该硬化层为类金刚石膜提供了一个良好支撑体。
硬化层硬度的大幅增加，使得类金刚膜表面、钢基体之间存在一个明显的硬度梯度，如此一来，使得材料表面获得了更为优异的性能，如良好的耐腐蚀性等。
类金刚膜能够有效强化工件表面的抗磨损性能。
这种复合强化技术能够对齿轮表面性能，尤其是耐磨性产生积极改善，所以，在齿轮表面强化方面具有理想的应用前景。
目前，在齿轮表面强化方面，复合强化技术具有十分明显的优越性，因而获得了人们的普遍认可。
越来越多的专家、学者开始致力于该领域的研究，相信不久的将来，复合强化技术将会在齿轮表面强化领域发挥出更大的作用。
云博创意设计
MzYunBo Creative Design Co., Ltd.。
