同步器齒套壓淬變形分析及控制

趙 行，付占虎

（陜西法士特齒輪有限責任公司，陜西 西安 710077）

在進行變速箱高低檔切換操作時，同步器齒套是要用到的重要零部件之一。但由于部分同步器齒套結構精密，要求其變形程度控制在一定的范圍內，依靠滲碳直淬工藝顯然無法保證。因此，我們采取壓淬工藝，具體壓淬工藝流程如下：

圖1 壓淬工藝流程圖

內花鍵周節累積和內花鍵M值是衡量零件標準程度的重要參數，零件超出這個界定范圍就只能報廢。為提高零件生產的高效性，增強同步器齒套壓淬變形控制能力，我們做出以下分析。

1 某型號同步器齒套簡介

我司生產的齒套采用8620H材料，外徑Φ 200mm，高度30mm。同步器齒套的尺寸要求較為嚴格，根據圖紙要求，零件成品公差范圍要求如下：內花鍵周節累積≤0.15mm，內花鍵M值為123.07mm ± 0.07mm，以下不再做特殊說明[1]。

2 齒套變形情況統計

我們選取10個狀況相似的易變形零件毛坯，將其分成兩組，分別對其進行編號。第1組不做特殊處理，按照常規流程進行加工，實驗人員實時記錄下齒套在熱處理前、滲碳空冷后以及壓淬處理后的內花鍵周節累積以及內花鍵M值等各項數據，以供后續分析，詳見表1。第2組則交由技術人員查明原因，根據第1組實驗中遇到的問題進行及時調整之后再做處理。

表1 第1組數據

表1的數據表明熱處理之前，零件的各項尺寸總體較為穩定，基本處于標準誤差以內。滲碳空冷后，雖然內花鍵周節累積有所變動，但幅度不是很大，而內花鍵M值已隱隱有超出誤差范圍的趨勢。而壓淬處理后，二者均已明顯超出限定標準尺寸的誤差。顯然這批工件只能做報廢處理。本組實驗后，技術人員對實驗數據進行了分析，羅列出了幾點可能導致工件出現較大誤差的原因[2]。

3 齒套淬火變形的原因分析

齒套淬火變形的根本原因是其截面厚度不一，受到熱脹冷縮作用的影響較為嚴重。由于不同部位冷卻的速度不一樣，收縮的幅度不一樣。此外，齒套的外圓部分受熱不勻在淬火后形狀變得不再規則，通常狀況下會采取二次加熱來盡量彌補熱應力造成的變形，調整變形程度使其在規定范圍內。然而，數據顯示這批零件的狀況更為復雜：在滲碳空冷后，已經有較大幅度的變形，而且壓淬不僅沒能減小變形幅度，反而使其變形加大。分析認為極有可能是等溫正火出現帶狀組織（圖2），導致組織應力超出正常范圍，從而使零件的變形進一步失控[3]。

圖2 齒套淬火變形截面圖

經過進一步分析，我們基本確定這批零件的等溫正火組織不均勻。同時通過對滲碳空冷環節變形的原因深究，發現雖然裝夾方式符合工藝要求，但裝夾方式及工裝使用情況并不理想，平裝格架甚至有少量變形，進而導致工件翹曲也是齒套淬火變形的原因之一。

4 同步器齒套壓淬變形的解決方案

通過分析實驗數據，我們掌握了出現超差問題的主要原因，因此，我們要對癥下藥，從問題的根源著手，逐一擊破。經過多方的研究、分析與總結，決定具體從以下三方面著手來進行第2組工件的處理[4]。

（1）毛坯等溫正火。將第2組毛坯進行等溫正火處理，用易普森多用爐完成此項操作，嚴格保證毛坯在930℃溫度下維持3小時，風冷到580℃，然后裝爐，等溫3小時后再出爐空冷，對毛坯狀況進行觀察記錄。不出意外，在100倍的金相顯微鏡下，我們明顯看到這一組零件的金相組織優于第一組（圖3）。

圖3 100倍的金相顯微鏡下零件的金相組織圖

（2）滲碳空冷裝夾方式改善。在上一組實驗中，發現平裝格架有肉眼可見的變形。為次，在第二組實驗中使用完全符合要求的平裝格架，同時仔細甄別所有正投入使用狀態的平裝格架，對工件擺放角度進行微調后，在其他環節不發生改變的情況下，用第1組的實驗流程對第2組工件進行操作，實時記錄各環節后零件尺寸的數據，詳見表2。經過對表2分析，我們不難看出壓淬處理后的零件無論是內花鍵周節累積還是內花鍵M值，均處于公差范圍內，即所有工件的尺寸全部符合標準。

表2 第2組數據

（3）操作細節改善。經上述改進齒套壓淬變形已能控制在圖紙允許誤差范圍內，除此以外，我們還對壓淬芯軸設計合理性、淬火油清潔度、壓模壓力等方面進行改善，比如淬火油流向不佳、油中鐵屑、壓力不足都可能也會導致變形，都應在生產流程中多加注意。

經過上述實驗，我們發現：①壓淬只能在一定程度上確保零件的關鍵性尺寸。②對等溫正火在技術上有了更深刻的認知與理解，進一步論證了等溫正火對毛坯的重要性。③論證了壓淬前進行滲碳空冷處理的重要性，只有把控好從毛坯到成品的各個細小環節，才能真正有效控制工件熱處理產生形變的規律。

5 結論

同步器齒套的壓淬工藝對變速箱高低檔切換操作至關重要，為了保證零件的合格率，我們務必做好毛坯正火、滲碳空冷裝夾和壓淬過程處理操作，提高同步器齒套壓淬控制變形的能力，使其尺寸更加標準化和精確化，以實現生產效率最大化。