差速器齿圈热处理变形分析

干货丨几种齿圈的热处理畸变控制方法作者：金荣植单位：哈尔滨汇隆汽车箱桥有限公司来源：《金属加工（热加工）》杂志由于齿圈直径与齿圈宽度（或称高度）尺寸相差悬殊，在热处理过程中，经常出现内孔圆度、端面平面度及锥度畸变超差问题。

齿圈热处理畸变是其热处理过程中最常见的缺陷之一。

齿圈的加工工序复杂、畸变合格率低、加工余量大、废次品率高、成本高，而且产品精度低、噪音大，严重影响其使用寿命。

为此，通过冷加工与热加工配合、优化工艺、改进装夹（炉）方式、采用先进热处理工艺与装备等方法，以提高齿圈热处理畸变合格率、加工精度，降低产品加工成本，减少废次品。

改进与优化热处理工艺控制齿圈畸变1.采取预处理工艺方法减小大型渗碳齿圈畸变大型齿圈φ2180mm（外径）×φ1750mm（内径）×550mm （宽度），材料17CrNiMo6钢，热处理畸变要求严格。

但经过渗碳淬火后，通常齿顶涨大量4~5mm，有时达6~7mm。

对此，采用以下控制措施：（1）预处理工艺的制定采用调质工艺，即860℃加热淬火（比最终淬火温度高20~30℃），并经650℃高温回火。

将其内孔直径涨大量控制在8~10mm以内，较为理想。

以后按正常的工序，经过渗碳降温空冷，然后进行（820±10）℃均温后，淬入170℃的硝盐浴中冷却，再经210℃两次回火，其齿顶圆直径仅比渗碳淬火前涨大2mm左右，满足了预期的涨大量，并且齿圈的圆度、上下锥度等均满足要求。

（2）工艺要点严格控制调质时的淬火温度，如果温度太低，则不能很好地起到减少涨大畸变的作用；反之，温度太高，则渗碳淬火后的齿顶圆尺寸可能产生收缩，因此需要进行试验。

2.改进热处理工艺减小三轮车从动齿圈热处理畸变三轮车变速箱从动齿圈（见图1），材料20CrMnTi钢，热处理技术要求：碳氮共渗的深层0.6~1.0mm，齿面与心部硬度分别为58~64HRC和35~48HRC，螺纹孔与单链槽位置度公差为0.05mm。

2019年9月下王荣景，王建勇，王荣智（第一拖拉机股份有限公司中小轮拖装配厂，河南 洛阳 471003）摘　要：齿轮通常要经过渗碳、碳氮共渗或氮化工艺处理。

渗碳齿轮的热处理变形会对齿轮的精度、噪声以及使用寿命产生影响，即使经过渗碳热处理，再经过磨齿这一道工序出现变形，还是会对齿轮的精度等级产生影响。

渗碳热处理变形的影响因素比较多，只有对各方面的因素进行掌握，才能把变形几率降到最低。

文章针对齿轮热处理变形的影响因素进行了说明，并提出了相关的控制措施，供参考。

关键词：齿轮；热处理；变形；因素中图分类号：TG162 文献标志码：A 文章编号：1672-3872（2019）18-0066-01——————————————作者简介： 王荣景（1982—）,男，河南禹州人，本科，工程师，研究方向：热处理工艺。

1 齿轮热处理变形的影响因素1.1 齿轮的原材料选择对齿轮原材料的成分、淬透性以及偏析情况进行了研究，研究表明：1）对材料的性能进行控制，在进行熔炼和铸锭时就必须确保材料具备均匀一致性。

轧前铸锭的对称凝固必须特别重视，这是热处理之后发生齿轮椭圆变形的主要原因。

2）合金成分以及材料的淬透性影响齿轮的热处理变化。

很多人认为钢的淬透性越高其收缩性也就越大，同时其可重复性也就越好，进而能避免因齿轮热处理之后内孔出现胀大的现象。

但是也有人认为材料本身的淬透性增加，会减小齿向的变化，淬后的不圆度也明显变大。

1.2 齿轮的设计和制造齿轮本身的几何形状以及进行热处理之前的内应力分布状态，都会对齿轮的热处理变形产生影响。

热处理之后的变形是与齿轮的几何设计是否合适之间有密切关系，最佳设计必须对热处理之后的变形进行充分考虑。

在齿轮加工中精切前的除应力处理是能有效减小热处理变形的关键手段，但是当前因为经济原因却往往达不到要求。

1.3 淬火处理产生的影响齿轮工件即使是经过热处理这一道工艺，还是可能会出现热处理变形的情况，但是淬火冷却这一环节却是对齿轮变形产生影响的重要因素。

变速箱齿轮热处理变形控制方法分析摘要：齿轮的疲劳强度、弯曲应力的疲劳强度。

、芯抗力、表面粗糙度和抗磨损性是直接决定齿轮寿命的热齿轮的关键指标。

由于原材料的性能和热加工都会影响变速器的承载能力，因此根据需要和技术正确地制造材料尤为重要。

齿轮承载能力的计算通常是由齿轮热后的表面硬度、芯硬度和硬化深度来测量的。

疲劳极限在GB/T3480.5-2008中由ME、MQ和ML三个阶段组合成一个符号。

齿轮承载能力的计算基于质量等级和相应的疲劳极限图，同时考虑了齿轮的强度和经济性。

关键词：变速箱；齿轮；热处理；变形；控制引言变速箱是汽车重要的受力单元，对于重型汽车来讲，其具有载重大、行驶路况差等特征，在此背景下，也会给变速箱产生剧烈的冲击。

因此，为了保证重型汽车的顺利行驶，需要有强度高、耐磨性强且高冲击韧性的变速箱齿轮为支撑，而这一目的的实现，就需要对齿轮热处理过程进行严格控制，防止出现变形而引发的齿轮尺寸变化和异常噪声的情况。

1齿轮热处理发生变形的重要影响因素分析1.1齿轮设计形状齿轮在制作中主要用钢等作为材料，钢的属性材料容易受到温度的变化而产生韧度的变化。

因此，齿轮会在高温热处理环境下发生一定程度的变形。

主要是受热过快所致。

在高温下，齿容易轮受热不均匀，内部温度相对于外部表面温度来说，受热相对是较慢的，因此局部温度受热导致形状上发生转变，出现局部位置有凸出或者凹陷的情况[1]。

通过分析齿轮在加工热处理过程中出现变形的原因可以得知，设计结构形状是较为突出的影响因素。

例如如果设计结构不准确，那么就会导致齿轮的受热不同，变形现象也由此发生。

鉴于此，在针对齿轮进行设计时，要对壁的厚度进行合理控制，确保其合理性和均匀对称性。

同时，截面尺寸比例间隙也要避免出现过宽的现象。

也只有在此方面注重齿轮设计的优化改造，才能使齿轮设计具有的影响有效降低。

1.2预热处理通过分析预热处理目的可以了解到，其本质就在于获得良好的组织和良好的结构，换句话来讲就是对晶粒进行细化，消除残余应力[1]。

齿轮零件变形因素及热处理工艺齿轮零件在加工过程中，由于物理及化学因素，总会有变形的存在，所以了解其变形因素及相关热处理工艺是很有必要的。

下面就由小编为你带来齿轮零件变形因素及热处理工艺，希望你喜欢。

齿轮零件的变形因素在零件进行热处理的同时，必然伴随着形状与尺寸的改变，这是组织应力、热应力及重力的共同作用结果。

组织应力与热应力均为热处理应力，组织应力是指热处理过程各部位冷却的不同时性引起的各部位组织转变不同时所产生的应力，热应力是由于工件各部分的温度差异，导致热胀冷缩不均匀而引起的应力。

淬火时，零件主要发生两种变形：几何形状的变形，主要为尺寸及形状的变形，由淬火应力引起;体积的变形，主要为工件体积按比例胀大或缩小，是由相变时的比体积变化引起。

影响零件热处理变形的因素很多，淬火过程只是释放了零件的变形潜在应力，而这些变形潜在应力是整个零件加工过程中不断累积的，可概括为材料的化学成分，锻造过程中的锻造温度、锻后冷却速度，机械加工过程中的进给速率、进刀量、切削速度、装夹方式，热处理过程中的加热速度、冷却速度、加热温度等各个方面的因素。

热处理工序作为最后工序，其上游所有工序都会为零件热处理变形埋下种子，因此研究热处理变形不能单一地研究热处理工艺本身，而应该着眼于零件结构、材料以及零件的所有加工工序。

齿轮零件的热处理工艺退火工艺将偏离平衡状态的金属加热至较高温度，保持一定时间，然后缓慢冷却，以得到接近于平衡状态组织的各种工艺方法，统称为退火。

退火的目的在于均匀化学成分、改善力学性能及工艺性能、消除或减小内应力，并为零件最终热处理提供合适的内部组织。

完全淬火工艺将亚共析钢或其制件加热到Ac3点以上温度，保温后以大于临界冷却速度的冷速冷却，得到马氏体组织，以提高强度、硬度及耐磨性的热处理称为完全淬火。

齿轮零件的加工工艺①保证工作台与夹具中心轴轴心能完全重合。

通常情况下，我们在会在夹具底层安装止口，虽然该止口与工作台之间的缝隙较小，但还是会产生误差，所以，安装时我们应尽量避免存在缝隙。

齿轮热处理变形的原因及控制方法作者：佟艳娇王国欣来源：《环球市场》2020年第03期摘要：齒轮通常的热处理工艺为渗碳、碳氮共渗或氮化工艺。

齿轮渗碳后出现变形将对齿轮的精度和使用寿命有一定影响。

磨齿这一道工序也会出现变形，对齿轮的精度等级会有一定影响。

出现热处理变形的原因有许多，了解出现热处理变形的原因，才可以将材料的变形几率降低。

因此本文对齿轮热处理变形的变形原因进行了阐述，然后进一步介绍了齿轮热处理变形的控制方法。

关键词：齿轮;热处理;变形一、齿轮热处理变形的原因（一）齿轮材料的性质工人在对齿轮进行热处理操作的时候，会由于材料质地不同，而导致变形程度不同。

并且在热处理时如果处理的条件不同，以此造成同种材料的变形情况也会有所不同，也就是在对齿轮进行热处理时，会受到齿轮材料的影响，因此齿轮的材料会直接影响其后期的使用效果与寿命。

所以我们会对材料质量进行严格的控制，以此来保证热处理的最好效果。

（二）齿轮的设计和制造齿轮自身具备的几何形状和在进行热处理时候的自身内应力分布的情况，会对齿轮在热处理变形产生影响。

如果想最佳设计就必须对热处理之后的变形进行充分考虑，所以必须要对热处理之后的变形进行充分考虑。

工人在齿轮加工中精切前，去应力处理是可以有效减小热处理变形的关键手段，可是当前因为经济的因素往往达不到这个要求。

（三）热处理工艺规程在热处理操作的环节中，热处理工艺规程发挥着不可替代作用，他能科学合理的指导操作工艺和步骤，也只有热处理工艺规程才能够为热处理操作提供可靠的指导，让热处理过程科学合理，以此减少变形情况的发生，足见它对热处理的效果有着极为重要的影响。

可是就现在看来我们对热处理工艺规程的编制还不够科学，让其对热处理工艺造成一定的影响，从而导致热处理变形的发生。

（四）齿轮的机械加工就已知情况看现在齿轮出现热处理变形的几率与机械加工是成正比，如果是加工工艺本身有了问题，那么齿轮就一定会出现拉花出口不正或者是刀具磨损切削等情况，也就是这些情况都会让导致齿轮热处理变形的几率变大。

探析影响齿轮热处理变形的几个重要因素作者：伍志芬来源：《数码设计》2018年第14期摘要：本文主要针对影响齿轮热处理变形的几个重要因素进行分析，同时提出了相应的见解以及思考，希望可为相关的研究人士带来借鉴与参考。

关键词：影响;齿轮热处理;变形;因素中图分类号：TG162.73;;;;;; 文献标识码：A;;;; 文章编号：1672-9129（2018）14-0121-01齿轮在实施热处理的环节，时常会受各类因素的影响，导致最终的处理结果不理想，出现了平面扭曲、变形度高的问题，这样的齿轮将直接报废，渗碳淬火后齿轮的M值变化极其不稳定，不仅如此，也难以保证齿轮齿廓总偏差、螺旋线总偏差变化的稳定性，这一过程中甚至伴随着产生异响等各类现象，因此，笔者主要针对几种常见的现象进行分析。

l齿轮热处理过程任何新产品的研发都要经过热处理工艺的设计、生产，最终方可按照设计方案大批量生产，保证产品生产质量。

这一过程中必须应用成熟的工艺措施，通过试制的方式，采用相似的工艺手段，对工件进行处理，而后再通过切实的检测，明确问题出现的诱因，达到合格标准。

针对已经变形的还需实施二次检测，满足合格标准后则要按照一炉或是一盘等进行热处理，如若过程中检测出存在变形的情况，那么必须确保其合格后连续生产几盘，确保热处理工艺应用的合格性[1]。

2齿轮热处理变形的重要诱因值得一提的是，许多新产品在开发后的很长时间内产品方可实施大批量生产，试制过程中所适用的工件较少，很难对工件变形的问题以及潜在的隐患真实反映，除此之外，在实践的过程中也容易受各类因素的影响，比如，冷加工工艺变化、材料变化，正火变化以及锻造工艺变化等等。

如若热处理工艺并未发生改变，但是经过热处理后的工件端面存在扭曲现象，最终也会直接致使产品报废。

下图1为产品结构示意图。

如若事件过程中热处理工艺的应用环节中渗碳温度相对较高，那么整体的生产效率也会随之提高。

产品单个平放而后再实施热处理，内孔硬度较强，与此同时，产品也具有较为均匀的硬化层，最后制件的内孔椭圆度也将较小。

汽车零件热处理的变形控制技术在汽车制造领域，零件的热处理是一项关键工艺，它能够显著改善零件的性能和使用寿命。

然而，热处理过程中常常会出现零件变形的问题，这给生产带来了不小的挑战。

为了确保汽车零件的质量和精度，必须深入研究并掌握有效的变形控制技术。

一、汽车零件热处理变形的原因（一）热应力在热处理过程中，零件的不同部位由于加热和冷却速度不一致，导致温度差异。

这种温度差异会引起热膨胀和收缩的不均匀，从而产生热应力。

当热应力超过材料的屈服强度时，零件就会发生变形。

（二）组织转变应力在热处理过程中，材料的组织会发生转变，例如从奥氏体转变为马氏体、珠光体等。

不同组织的比容不同，这会导致体积的变化，从而产生组织转变应力。

如果组织转变不均匀，这种应力也会引起零件的变形。

（三）零件结构设计不合理一些汽车零件的结构设计本身就存在问题，例如壁厚不均匀、形状复杂、存在尖角和缺口等。

这些因素会导致在热处理过程中热量传递不均匀，应力集中，从而增加变形的可能性。

（四）装夹方式不当在热处理过程中，如果零件的装夹方式不合理，会限制零件的自由膨胀和收缩，导致应力集中，从而引起变形。

（五）材料因素材料的化学成分、冶金质量、原始组织等都会影响零件在热处理过程中的变形。

例如，杂质含量过高、晶粒粗大等都会使零件更容易发生变形。

二、汽车零件热处理变形的影响（一）尺寸精度降低零件变形会导致尺寸超出设计公差范围，影响零件的装配和使用性能。

（二）表面质量下降变形可能会引起零件表面的凹凸不平、裂纹等缺陷，降低表面质量。

（三）力学性能不均匀不均匀的变形会导致零件内部的力学性能分布不均匀，影响其整体强度和韧性。

（四）增加加工成本为了纠正变形，往往需要进行额外的加工，如磨削、矫正等，这会增加生产成本和生产周期。

三、汽车零件热处理变形的控制技术（一）优化热处理工艺1、选择合适的加热和冷却方式根据零件的材料和形状，选择合适的加热设备和加热速度，以及冷却介质和冷却速度。

齿圈热处理变形
齿圈热处理变形是一种常见的金属加工技术，它可以通过加热和冷却的方式来改变金属的物理和化学性质，从而实现对齿圈的变形和加工。

这种技术在机械制造、汽车制造、航空航天等领域都有广泛的应用。

齿圈热处理变形的基本原理是利用金属的热膨胀和收缩特性，通过加热和冷却的方式来改变金属的形状和尺寸。

在加热过程中，金属会因为温度的升高而膨胀，这时可以利用外力来对其进行变形。

而在冷却过程中，金属会因为温度的降低而收缩，这时可以利用外力来对其进行形状的调整。

齿圈热处理变形的具体步骤包括加热、变形和冷却三个阶段。

首先，需要将齿圈放入加热炉中进行加热，使其达到一定的温度。

然后，在加热的过程中，可以利用外力对齿圈进行变形，使其达到所需的形状和尺寸。

最后，将齿圈从加热炉中取出，进行冷却处理，使其保持所需的形状和尺寸。

齿圈热处理变形的优点在于可以实现对金属材料的精确加工和形状调整，同时还可以提高金属材料的强度和硬度。

此外，这种技术还可以减少金属材料的变形和裂纹等缺陷，提高其使用寿命和可靠性。

齿圈热处理变形是一种非常重要的金属加工技术，它可以实现对金属材料的精确加工和形状调整，提高其强度和硬度，减少变形和裂
纹等缺陷，从而提高其使用寿命和可靠性。

在未来的发展中，这种技术将会得到更广泛的应用和推广。

齿轮中间轴热处理变形异常零件校直策略分析摘要：本文针对变速箱齿轮中间轴部分零件热处理后变形较大、硬度较高，校直异常困难的情况，通过拉伸试验确定了抗拉强度极限，结合有限元分析软件计算出了最大校直行程；通过理论分析，给出了一种针对变形异常件的校直策略；最后，通过现场试验，验证了校直策略的正确性，能有效的指导变速箱齿轮中间轴校直工艺的生产现场，对变速箱的轴类零件校直质量提升具有重要的指导意义。

关键词：齿轮中间轴，校直，热处理变形，硬度，裂纹，断裂齿轮中间轴作为变速箱的重要组成部分，其质量优劣关系到整车的传动效率、换挡平顺性以及寿命。

目前国内重卡变速箱中间轴校直工艺均停留在经验试错的方法上，缺乏指导性，且由于钢材材料元素、热处理指标、机加工等影响因素，零件到达校直工序时变形往往范围较大，且规律无章可循，导致校直机参数无法适用所有零件，增大最大修正量后校直断裂的情况时常发生，现场操作人员苦不堪言。

针对此种情况，通过拉伸试验、校直策略分析、现场试验验证等方法得出了校直参数推荐值，为操作人员提供了参考。

1、拉伸试验及软件结果分析校直工序是一种通过外力使热处理变形零件发生塑性变形的加工过程，校直行程大小关系到加工效率的高低，同样，行程不合适会导致断裂、出现裂纹的情况发生，不同材料的抗拉强度、屈服强度、弹性模量不同，通过投制试棒，进行拉力试验，得到变速箱齿轮中间轴材料的相应参数，在有限元软件中通过材料属性的定制设置，来得到所需要的应力-应变云图。

针对拉伸试验，对投制的试棒进行和变速箱齿轮中间轴相同条件下的热处理，将试棒进行编号，并涂色做标记，以测量断面收缩率，完成以上工作后进行拉伸，获得相应的指标数据及拉伸曲线。

拉力试验机给试棒加载直至试棒断裂为止，计算机记录应力-应变曲线如图1所示，得到抗拉强度、弹性模量等数据如表1所示。

需要说明的是，拉伸试验一般需要多根试棒进行重复验证，条件允许的情况下，试棒数量越多，拉伸试验得到的数据则更为准确，但会带来试验成本的上升，在材料批次、种类、供货厂家相对稳定的情况下，3-5根试棒可以满足要求。