大型齿轮渗碳淬火变形原因及其控制

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大型齿轮渗碳淬火变形原因及其控制大型齿轮渗碳淬火变形原因及其控制
钮堂松 ， 汪正兵 ，朱百智
(南京高精齿轮股份有限公司， 南京 210012)
摘 要 本文主要从影响渗碳淬火齿轮变形的几个方面入手，分析其产生的原因，并采取相应
措施，通过良好的设计及机加工与热处理工序间的相互配合，采用合理的工艺，从而使工件产生变形
的应力减少，以减少热处理变形，提高工件的质量。
关键词 大型齿轮 变形 控制
Deformation Causes and Its Control
Regarding Large-Size Carburized-Quenched Gears
NIU Tang-song ， WANG Zheng-bing ， ZHU Bai-zhi
(Nan-jing High-speed & Accurate Gear Co. Ltd ， Nan-jing 210012 )
Abstract Proceeding mainly from areas affected to deformation of large-size
carburized-quenched gears， this paper analyzes causes of deformation creating; presents
corresponding measures for decreasing deformation stress in workpiece， so as to achieve
reducing heat-treatment deformation and raising workpiece quality， through mutual
coordination among processes of design， machining and heat-treatment with proper process
technologies.
Keywords Large-size gear Deformation control

1 引言
齿轮的变形直接关系到齿轮强度、精度等质量指标。.对于渗碳淬火的齿轮，特别是大型齿轮，其变
形量很大，且难以控制∠大的变形不仅会使磨量增加，成本提高，而且影响齿轮制造精度，降低承
载能力，最终寿命也会大大下降。热处理变形主要是由于工件在机加工时产生的残余应力，热处理过
程中产生的热应力和组织应力以及工件自重变形等共同作用而产生的。影响齿轮渗碳淬火变形的因素
很多，包括齿轮的几何形状、原材料及冶金质量、锻造和机加工的残余应力、装料方式和热处理工艺
及设备等诸方面。掌握变形规律，减少齿轮渗碳淬火变形，能够提高齿轮的承载能力和使用寿命，对
缩短制造周期，降低生产成本也都具有重要意义。
2 渗碳淬火齿轮变形规律
对大型齿轮质量和寿命影响最大的变形来自齿轮外径、公法线长度和螺旋角等。-般说来，变形
趋势如下：
2.1 大型齿轮变形规律：渗碳淬火后齿顶圆外径呈明显胀大趋势，且上下不均匀呈锥形；径长比（齿
轮外径/齿宽）越大，外径胀大量越大。碳浓度失控偏高时，齿轮外径呈收缩趋势。
2.2 大型齿轮轴变形规律：齿顶圆外径呈明显收缩趋势，但-根齿轴的齿宽方向上，中间呈缩小，两
端略有胀大（如下图表） 。
未处理 处理后 相 差
1 1067.61 0.16
2 1067.45 1066.49 -0.96
3 1066.49 -0.96
4 936.15 935.03 -1.12
5 1066.81 -0.64
6 1067.45 1066.81 -0.64



外 径
7 1068.40 0.95
1