淬火油池螺旋槳改進(jìn)對(duì)齒輪軸質(zhì)量的提升

陜西沃克齒輪公司（咸陽(yáng) 713702）崔鋼鎖 薛宏奎

我公司采用裝爐量1200kg的多用爐，一直從事直齒及斜齒面等片齒輪生產(chǎn)，淬火油是好富頓G油，滿足生產(chǎn)的需要。2013年開發(fā)副箱中間軸生產(chǎn)工藝，將電動(dòng)機(jī)攪拌轉(zhuǎn)速調(diào)整到最大為1600r/min，仍然出現(xiàn)副箱中間軸的齒根有效硬化層達(dá)不到工藝要求的現(xiàn)象；同爐產(chǎn)品不同部位齒根有效硬化層深度差別較大的質(zhì)量問題不斷發(fā)生，給公司造成很大的損失。排除了工件材料淬透性、滲碳溫度、爐氣氣氛等的影響，發(fā)現(xiàn)該多用爐油池在設(shè)計(jì)時(shí)攪拌能力不足，不能滿足副箱軸中間產(chǎn)品的冷卻要求，出現(xiàn)冷卻速度不夠、不均勻的問題。

國(guó)外齒輪生產(chǎn)大多采用熱油攪拌淬火的方式提高齒輪內(nèi)在質(zhì)量及控制變形，而且效果顯著。通過熱油中改變攪拌，在一定程度上提高介質(zhì)的冷火烈度值H，使工件冷卻速度加快，使表層在更深區(qū)域內(nèi)獲得馬氏體組織，改善齒根部位有效硬化層深。

本文中自行設(shè)計(jì)改進(jìn)了油槽內(nèi)攪拌螺旋槳的葉片，做了滲碳齒輪軸前后齒根金相、硬化層的對(duì)比試驗(yàn)，取得了良好的質(zhì)量效果，解決了生產(chǎn)需要，并創(chuàng)造了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。

1.齒輪軸工件的技術(shù)要求

副箱中間軸如圖1所示，工件材料為8620H，技術(shù)要求：馬氏體小于5 級(jí)，非馬氏體小于0.02mm，節(jié)圓硬化層深1.1～1.6mm，齒根硬化層不小于0.81mm。

圖1 副箱中間軸

2.螺旋槳改進(jìn)說明

如圖2所示，其中藍(lán)色部分的槳葉為焊接部分，是沿螺旋槳軸向焊接，后做動(dòng)平衡處理。焊接部大小為：長(zhǎng)100mm，寬度20mm，不銹鋼板材厚度3mm。

以上是通過攪拌器槳葉寬度的增加，以及將新增槳葉的傾角改變，改造效果是通過對(duì)比攪拌油面高度判斷的，測(cè)量數(shù)據(jù)顯示，改造后的攪拌油面高度比原提高80mm。

圖2 油槽攪拌器的槳葉

我們從提高攪拌器功率的概念出發(fā)，其影響因素還有以下幾點(diǎn)：

（1）攪拌器的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行參數(shù)，如攪拌器的型式、槳葉直徑和寬度、槳葉的傾角、槳葉數(shù)量、攪拌器的轉(zhuǎn)速等。

（2）攪拌槽的結(jié)構(gòu)參數(shù)，如攪拌槽內(nèi)徑、高度，以及導(dǎo)流筒直徑等。

3.產(chǎn)品品質(zhì)提升驗(yàn)證

驗(yàn)證方法是利用現(xiàn)有的線切割、金相制備工具、洛氏硬度機(jī)、HVT－1000型顯微硬度儀等，通過在改進(jìn)攪拌前后分別取實(shí)物解剖檢驗(yàn)。

（1）未改進(jìn)前檢驗(yàn)結(jié)果 圖3所示，按照513HV的標(biāo)準(zhǔn)，節(jié)圓硬化層為1.49mm；齒根硬化層只有0.66mm。

圖3 未改進(jìn)前副箱軸齒輪硬化層分布

圖4所示，齒根0.5～0.6mm處的金相組織：少量貝氏體+索氏體組織。

圖4

檢測(cè)結(jié)果表明：①有效硬化層深度節(jié)圓處都在圖樣要求的中限或略深。②齒根處在圖樣要求的下限且有20%左右低于下限，不合格，齒根有效硬化層深度為節(jié)圓有效深度的52%～55%。③軸頸部位磨后和齒根部位情況基本一致。④檢各部位的化學(xué)滲層深度，節(jié)圓、齒根、軸頸三處基本一致，相差都在20%以內(nèi)。⑤非馬氏體組織為0.02～0.025mm之間變化。

（2）改造后檢驗(yàn)結(jié)果 圖5所示，按照513HV的標(biāo)準(zhǔn)，節(jié)圓硬化層為1.53mm；齒根硬化層0.89mm。

圖5 改進(jìn)后副箱軸齒輪硬化層分布

圖6所示，齒根0.5～0.6mm處的金相組織：馬氏體+殘留奧氏體。

圖6

檢測(cè)結(jié)果表明：①有效硬化層深度節(jié)圓、齒根都在圖樣要求的范圍內(nèi)，所檢項(xiàng)目全部合格。②非馬氏體組織在0.018～0.02mm之間變化。③齒根有效硬化層深度為節(jié)圓有效深度的58%～63%。

4.結(jié)語(yǔ)

（1）通過自行改造螺旋槳葉片，改善了原有設(shè)備攪拌能力不足、冷速不均等缺點(diǎn)，從而解決了軸類零件齒根、齒面硬化層深度差別較大的問題。

（2）一定程度上降低了該類零件的非馬氏體組織的深度，提高了產(chǎn)品的質(zhì)量品質(zhì)。

（3）5臺(tái)設(shè)備的成功改造，為公司節(jié)約了20萬(wàn)元以上的費(fèi)用，保證了副箱中間軸的正常生產(chǎn)。