行星輪滲碳淬火變形實(shí)例

米佩，王甜甜

1.寧夏天地奔牛實(shí)業(yè)集團(tuán)有限公司 寧夏銀川 750004

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行星輪是礦用行星減速器的重要部件，在使用中要求具有耐磨，抗表面接觸疲勞和抗彎曲疲勞等綜合性能，且對齒輪的表面粗糙度有一定的要求。一般采用的熱處理方法為滲碳處理，經(jīng)滲碳淬火處理的工件存在一定的變形，為了滿足工件的加工精度要求，需要在滲碳前預(yù)留一定的加工余量。

1 試驗(yàn)材料及方法

1.1 試驗(yàn)對象

選用模數(shù)為8和12行星輪作為試驗(yàn)對象，結(jié)構(gòu)如圖1所示，關(guān)鍵尺寸見表1。熱處理要求：滲碳后滲層深度1.4～1.8mm，表面硬度58～62HRC。

圖1 行星輪結(jié)構(gòu)示意

1.2 工藝方案

（1）滲碳前加工留量 行星輪進(jìn)行滲碳處理會產(chǎn)生一定的變形，所以在滲碳前需要在內(nèi)孔和齒部預(yù)留加工量。針對模數(shù)8和12的行星輪一般內(nèi)孔留0.8mm磨量，齒面留0.6mm，端面按照圖樣下偏差加工。

（2）滲碳淬火處理工藝過程 行星輪的滲碳工藝流程為：清洗工件→備料→裝爐→滲碳淬火→回火處理。行星輪裝爐方式為裝2層，層與層之間不用墊塊隔開。

表1 行星輪關(guān)鍵尺寸

2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 1號產(chǎn)品滲碳試驗(yàn)變形情況

采用上述滲碳工藝參數(shù)對1號行星輪試驗(yàn)4件，裝2層，第一層編號為1-1-1、1-1-2，第二層編號為1-2-1、1-2-2，對4件行星輪內(nèi)孔、端面及公法線變形情況進(jìn)行檢測，變形數(shù)據(jù)如圖2所示，內(nèi)孔檢測上、中、下3點(diǎn)，滲碳后尺寸減去滲碳前尺寸為變形量。

圖2 1號行星輪變形情況

對1號行星輪變形進(jìn)行分析，內(nèi)孔總體變形趨勢是縮小，其中最大的縮小0.61mm，最小的縮小0.2mm，同一件產(chǎn)品，內(nèi)孔變形最大的在下部，且第一層變形量明顯大于第二層。針對前期滲碳前內(nèi)孔留0.8mm的加工量，建議在后續(xù)工藝中縮小內(nèi)孔加工量至0.3mm。行星輪的公法線變形情況與內(nèi)孔一致，公法線尺寸也縮小，但變形較小，變形量最大為縮小0.08mm。前期齒面公法線留量為0.6mm，在后期工藝中，建議縮小齒面留量至0.4mm。對行星輪端面變形情況進(jìn)行分析，變形量控制在0～0.2mm，因此通過前期將高度尺寸控制在下偏差尺寸，可保證圖樣要求。

2.2 2號產(chǎn)品滲碳試驗(yàn)變形情況

采用上述滲碳工藝參數(shù)對2號行星輪試驗(yàn)4件，裝2層，第一層編號為2-1-1、2-1-2，第二層編號為2-2-1、2-2-2，對4件行星輪內(nèi)孔、端面及公法線變形情況進(jìn)行檢測，變形數(shù)據(jù)如圖3所示。

圖3 2號行星輪變形情況

對2號行星輪變形情況進(jìn)行分析，內(nèi)孔總體變形趨勢是漲大，其中最大的漲大0.13mm，最小的漲大0.03mm，同一件產(chǎn)品，內(nèi)孔變形最大的在底部。針對前期滲碳前內(nèi)孔留0.8mm的加工量，建議在后續(xù)工藝中縮小內(nèi)孔加工量至0.5mm。行星輪的公法線變形情況較小，前期齒面公法線留量為0.6mm，在后期工藝中，建議縮小齒面留量至0.4mm。對行星輪端面變形情況進(jìn)行分析，變形量控制在0～0.2mm，因此通過前期將高度尺寸控制在下偏差尺寸，可保證圖樣要求。

2.3 3號產(chǎn)品滲碳試驗(yàn)變形情況

采用上述滲碳工藝參數(shù)對3號行星輪試驗(yàn)4件，裝2層，第一層編號為3-1-1、3-1-2，第二層編號為3-2-1、3-2-2，對4件行星輪內(nèi)孔、端面及公法線變形情況進(jìn)行檢測，變形數(shù)據(jù)如圖4所示。

圖4 3號行星輪變形情況

對3號行星輪變形情況進(jìn)行分析，內(nèi)孔總體變形趨勢是漲大，其中最大漲大0.68mm，最小漲大0.21mm，同1件產(chǎn)品，內(nèi)孔變形最大的在底部。針對前期滲碳前內(nèi)孔留0.8mm的加工量，建議在后續(xù)工藝中增大至1.0mm。行星輪的公法線變形情況較小，前期齒面公法線留量為0.6mm，在后期工藝中，建議縮小齒面留量至0.4mm。對行星輪端面變形情況進(jìn)行分析，變形量控制在0～0.2mm，因此通過前期將高度尺寸控制在下偏差尺寸，可保證圖樣要求。

3 結(jié)束語

1）1號行星輪和2號行星輪內(nèi)孔、外圓相差不大，但1號行星輪高度是2號行星輪的2倍，采用相同的滲碳工藝參數(shù)進(jìn)行處理后，1號行星輪變形規(guī)律為內(nèi)孔縮小，2號行星輪的變形規(guī)律為內(nèi)孔漲大，高度不同，淬火變形規(guī)律不同。

2）2號行星輪和3號行星輪模數(shù)相同，內(nèi)孔直徑相同，但外圓直徑不同，變形相差較大，其中外圓直徑越大，變形越大，但變形規(guī)律均為內(nèi)孔漲大。

3）三種行星輪公法線變形與內(nèi)孔變形一致，但公法線變形較小。

4）在行星輪滲碳前工藝留量的選擇上，相近結(jié)構(gòu)可參照現(xiàn)有經(jīng)驗(yàn)選擇，但行星輪變形規(guī)律復(fù)雜，具體合理的預(yù)留加工量需要通過具體的試驗(yàn)得出。