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减速机蜗杆产生裂纹我们应该怎么办


大部分行星齿轮减速机设备上使用了不同的蜗杆设备。对于很多的蜗杆生产企业来说,在使用的时候,经常会遇到很多的问题,其中,蜗杆在使用过程中有裂纹产生甚至有断裂倾向,这对安全生产有很大的危害。 

对蜗杆工艺的要求:蜗杆齿部硬度大于45HRC,芯部硬度不大于30HRC。原热处理工艺采用20Cr钢经渗碳后盐炉淬火。金相分析发现:蜗杆表面硬度符合工艺要求,但是芯部硬度偏高,很明显渗碳时的碳已扩散到芯部,使芯部硬度偏高韧性不足内应力增大,内应力增大等是产生裂纹和断裂倾向的根源;而且我们认为20Cr渗碳后盐炉淬火这样的二步热处理生产成本比较高且变形量大,淬火后变形量大往往需要再增加一道校直工序,使生产周期和成本进一步提高。 

第一种热处理工艺:盐炉加热温度840~850℃,零保温1~2min,水淬油冷,低温回火。金相分析和硬度测试:蜗杆齿部硬度都在45HRC以上,淬硬层深度约2mm。显微硬度检测发现硬度梯度分布合理。磁粉探伤检测和金相分析同样未发现淬火裂纹。 

第二种热处理工艺:盐炉亚温加热780~790℃,保温10min,水冷,低温回火。金相分析和硬度测试:蜗杆齿部硬度都在45HRC以上,淬硬层深度约2mm,显微硬度检测发现硬度梯度分布合理。磁粉探伤检测和金相分析均未发现蜗杆有淬火裂纹。

第三种热处理工艺:盐炉加热温度840~850℃,保温10min,水冷,低温回火。金相分析和硬度测试:蜗杆齿根部硬度都在50HRC以上,淬硬层深度约2.5mm。磁粉探伤和金相分析发现大部分蜗杆有细小裂纹,裂纹都位于齿根部,平均长度4~5mm,这是因为蜗杆齿根部的直径正好处于45钢常规淬火危险尺寸范围内。 

试验结果证明45钢蜗杆采用降低淬火加热温度或减少保温时间二种热处理方法都能达到工艺要求。45钢蜗杆亚温加热淬火之所以没裂纹且硬度合格,这是因为蜗杆齿表面刚达到淬火温度而蜗杆齿芯部尚未达到淬火温度不发生相变。同样45钢蜗杆零保温盐炉淬火之所以没有裂纹且硬度合格,我们认为蜗杆在840~850℃加热时,齿表面快速升温,当表面达到淬火温度时,齿芯部同样还处在相变点以下,这时淬火避开了45钢淬火裂纹的危险尺寸区域,而且变形小。其次水淬、油冷分级淬火,减小了淬火应力,减少了淬火开裂倾向。 

但是这二种淬火工艺也有一定局限性:盐炉亚温加热和零保温淬火时,蜗杆齿表面或因为加热温度较低或因为保温时间几乎为零,因而晶粒都比较细小且淬硬层区尚有少量未转变的铁素体,所以这二种工艺最好用于表面硬度45~50HRC、对变形要求比较高的零部件,另外那些尺寸正好处于45钢淬火裂纹危险尺寸的零部件,也可以使用亚温加热淬火和零保温淬火工艺以避免产生淬火裂纹。 
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