汽車(chē)后橋齒輪熱處理課件

1、 汽車(chē)后橋齒輪熱處理 學(xué) 院： 化工裝備學(xué)院專 業(yè)/班 級(jí)： 材料成型及控制工程1301班學(xué) 號(hào)： 1201312XX學(xué) 生 姓 名： XXX指 導(dǎo) 教 師： 王紅梅時(shí) 間： 2015年12月 前言金屬材料是人類文明發(fā)展的產(chǎn)物,石器時(shí)代之后的銅器時(shí)代、鐵器時(shí)代都是具有非常明顯的金屬材料使用的時(shí)代。近年來(lái)我國(guó)的基礎(chǔ)設(shè)施，汽車(chē)行業(yè)發(fā)展迅速。通常汽車(chē)零部件的受力情況復(fù)雜，那么汽車(chē)零件就需要更高的工藝。汽車(chē)后橋齒輪一般是指后驅(qū)汽車(chē)齒輪差速器。在差速器中，通過(guò)齒輪來(lái)增加扭轉(zhuǎn)力矩，調(diào)節(jié)左右兩車(chē)輪的轉(zhuǎn)速，并通過(guò)齒輪將發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力傳遞到主動(dòng)輪，驅(qū)動(dòng)汽車(chē)運(yùn)行。因此對(duì)齒輪耐磨性、疲勞強(qiáng)度、心部強(qiáng)度和沖擊韌性等方面

2、要求比一般齒輪高。熱處理是一項(xiàng)廣泛應(yīng)用的一項(xiàng)重要的基礎(chǔ)工藝之一。金屬材料在嚴(yán)格控制的加熱和冷卻條件下進(jìn)行處理，通過(guò)改變材料的內(nèi)部組織來(lái)達(dá)到人們所要求的的使用性能或使用壽命。在充分發(fā)揮材料潛能，節(jié)約能源，進(jìn)行清潔生產(chǎn)和人類社會(huì)可持續(xù)發(fā)展上，熱處理技術(shù)的拓展是不可忽視的。目錄前言題目11.汽車(chē)后橋從動(dòng)圓柱斜齒輪的工作條件和性能要求21.1汽車(chē)后橋從動(dòng)圓柱斜齒輪的工作條件21.2 性能要求22.選擇材料22.1 材料使用性能22.2 材料的工藝性能22.3 材料的經(jīng)濟(jì)性33.汽車(chē)后橋齒輪的工藝路線33.1 備料33.2 下料33.3 鍛造33.4正火53.5 機(jī)械加工53.6滲碳、淬火及低溫回火53

3、.7噴丸63.8精加工63.9校直、檢驗(yàn)6參考文獻(xiàn)7題目一汽車(chē)后橋從動(dòng)圓柱斜齒輪，其形狀尺寸如下圖所示。要求齒輪表面耐磨，硬度為58-62HRC,輪齒中心的硬度為35-40HRC，變形量要求盡可能小，齒中心的沖擊吸收功不應(yīng)小于55J，屈服強(qiáng)度不小于。齒輪節(jié)圓直徑為125mm，模數(shù)m=5。試選擇合適的材料，制定加工工藝路線，說(shuō)明每步熱處理的目的，工藝規(guī)范及組織，并作出熱處理工藝卡。1.汽車(chē)后橋從動(dòng)圓柱斜齒輪的工作條件和性能要求1.1汽車(chē)后橋從動(dòng)圓柱斜齒輪的工作條件 后橋齒輪屬于后橋驅(qū)動(dòng)的兩輪間的齒輪機(jī)構(gòu)，它是汽車(chē)減速器的一部分。當(dāng)機(jī)車(chē)在不同的速度運(yùn)行時(shí)齒輪經(jīng)常處在高速?zèng)_擊負(fù)荷、高速低扭矩、低速高

4、扭矩狀況下工作，而且工況變化頻繁，工作溫度較高。因此要求后橋齒輪具有高抗彎曲扭矩和抗疲勞性能，齒面有高的硬度和耐磨性，齒輪心部有足夠高的強(qiáng)度和韌性。1.2 性能要求 齒輪表面硬度58-62HRC，輪齒中心的硬度為35-40HRC，齒中心的沖擊吸收功，屈服強(qiáng)度。2.選擇材料2.1 材料使用性能 后橋齒輪通過(guò)齒面接觸傳遞動(dòng)力，兩齒面相互嚙合時(shí)既有滾動(dòng)，又有滑動(dòng)，齒部承受很大的交變彎曲應(yīng)力及接觸壓應(yīng)力。換擋、啟動(dòng)或嚙合不均勻時(shí)齒部承受沖擊力。所以，齒輪的損壞形式主要是齒的折斷和齒面的剝落及過(guò)度磨損。并且齒輪工作時(shí)載荷較大，轉(zhuǎn)速高，且承受較大沖擊載荷。大多采用、等滲碳鋼制造，經(jīng)滲碳、淬火處理后使用。2

5、.2 材料的工藝性能 后橋齒輪需要進(jìn)行車(chē)、銑、鉆、磨等機(jī)械加工，因此后橋齒輪材料的選擇要滿足機(jī)械加工工藝性能。2.3 材料的經(jīng)濟(jì)性 工廠的可持續(xù)發(fā)展，應(yīng)該考慮經(jīng)濟(jì)效益。通常在滿足性能要求的前提下應(yīng)盡可能的使用便宜的材料。雖然的價(jià)格低于20CrMnTi，但性能沒(méi)有20CrMnTi好。20CrMnTi是低碳合金鋼，該鋼具有較高的機(jī)械性能，在滲碳淬火低溫回火后，表面硬度為58-62HRC，芯部硬度為30-45HRC。20CrMnTi的工藝性能較好，鍛造后以正火來(lái)改善其切削加工性。此外，20CrMnTi還具有較好的淬透性，由于合金元素鈦的影響，對(duì)過(guò)熱不敏感，故在滲碳后可直接降溫淬火。且滲碳速度較快，過(guò)

6、渡層較均勻，滲碳淬火后變形小。適合于制造承受高速中載及沖擊、摩擦的重要零件，因此根據(jù)齒輪的工作條件選用20CrMnTi鋼是比較合適的。 3.汽車(chē)后橋齒輪的工藝路線 備料下料鍛造正火機(jī)械加工滲碳、淬火及低溫回火噴丸磨內(nèi)孔及換擋槽等的機(jī)械加工后工藝 3.1 備料準(zhǔn)備供應(yīng)生產(chǎn)所需材料，準(zhǔn)備原料。3.2 下料根據(jù)汽車(chē)后橋齒輪尺寸，對(duì)原材料下料，綜合考慮熱處理，加工余量。 3.3 鍛造鍛造加工，將原材料狀態(tài)的工件鍛成近成品形狀。基本原則：鋼料在鍛造溫度范圍內(nèi)應(yīng)具有良好的塑性和較低的變形抗力;能鍛出優(yōu)質(zhì)鍛件;為減少加熱火次,提高鍛造生產(chǎn)率,鍛造溫度范圍應(yīng)盡可能寬。始鍛溫度的確定：必須保證鋼無(wú)過(guò)燒現(xiàn)象;對(duì)于

7、碳鋼： 始鍛溫度應(yīng)比鐵-碳平衡圖的固相線低150250 。終鍛溫度的確定：保證鋼料在終鍛前具有足夠的塑性;使鍛件獲得良好的組織性能。對(duì)于亞共析鋼，終鍛溫度應(yīng)在A3線以上1550，位于單相奧氏體區(qū)，塑性良好。各類鋼的鍛造溫度范圍： 1. 普通碳素鋼始鍛溫度1280°C，終鍛溫度700°C，鍛造溫度范圍580°C； 2. 優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼始鍛溫度1200°C，終鍛溫度800°C，鍛造溫度范圍400°C；    3. 碳素工具鋼始鍛溫度1100°C，終鍛溫度770°C，鍛造

8、溫度范圍330°C； 4. 合金結(jié)構(gòu)鋼始鍛溫度11501200°C，終鍛溫度800850°C，鍛造溫度范圍350°C； 5. 合金工具鋼始鍛溫度10501150°C，終鍛溫度800850°C，鍛造溫度范圍250300°C； 6. 高速工具鋼始鍛溫度11001150°C，終鍛溫度900°C，鍛造溫度范圍200250°C； 7. 耐熱鋼始鍛溫度11001150°C，終鍛溫度850°C，鍛造溫度范圍250300°C； 8.

9、 彈簧鋼始鍛溫度11001150°C，終鍛溫度800850°C，鍛造溫度范圍300°C； 9. 軸承鋼始鍛溫度1080°C，終鍛溫度800°C，鍛造溫度范圍280°C； 由于20CrMnTi屬于合金結(jié)構(gòu)鋼、亞共析鋼。所以初鍛溫度1150，終鍛溫度800。3.4正火 正火處理，改善材料組織，細(xì)化晶粒；合金鋼，淬火前消除魏氏組 （羽毛狀的上貝氏體）為下步的加工及滲碳做準(zhǔn)備，并且改變硬度。 由于20CrMnTi是亞共析鋼，應(yīng)該加熱到以上3050，保溫一段時(shí)間，然后在空氣中冷卻到室溫。正火處理后硬度正常來(lái)說(shuō)在150HB-240HB左

10、右，金相組織為粒狀貝氏體、白色斷續(xù)網(wǎng)狀分布的鐵素體以及黑色塊狀的珠光體。改善材料硬度，便于機(jī)械加工。3.5 機(jī)械加工正火提高了低碳鋼的硬度，可以對(duì)工件進(jìn)行粗加工，銑出斜齒，磨內(nèi)孔及換擋槽等的粗加工。3.6滲碳、淬火及低溫回火滲碳可以使?jié)B過(guò)碳的工件表面獲得很高的硬度，滲碳溫度920940，滲碳溫度為5h，滲碳后預(yù)冷至840860，直接淬火（為避免產(chǎn)生第二類回火脆性，采用油冷），獲到細(xì)小的馬氏體組織?？梢詽M足汽車(chē)后橋齒輪硬度達(dá)到58-62HRC。淬火后鋼必須要回火，消除工件的內(nèi)應(yīng)力，減小變形和開(kāi)裂的傾向，使不穩(wěn)定的淬火馬氏體和殘留奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)檩^穩(wěn)定的鐵素體和滲碳體或碳化物的兩相混合物。工件在滿足高

11、硬度的同時(shí)內(nèi)部還需要有足夠的韌性。選擇低溫回火，溫度150250。低溫回火在保持高硬度（5864HRC）、高強(qiáng)度和耐磨性的情況下，適當(dāng)提高淬火鋼的韌性，同時(shí)顯著降低鋼的淬火應(yīng)力和脆性。3.7噴丸噴丸使用丸粒轟擊工件表面并植入殘余壓應(yīng)力，提升工件疲勞強(qiáng)度。使用鑄鋼丸進(jìn)行處理。其硬度一般為4050HRC，加工硬金屬時(shí)，可把工件硬度提高到5762HRC。3.8精加工 磨內(nèi)孔及換擋槽等精加工。3.9校直、檢驗(yàn) 齒形齒向，公法線及變動(dòng)量，徑向跳動(dòng)，基節(jié)偏差，周節(jié)累積誤差。 參考文獻(xiàn)1.楊秀英，劉春忠.金屬學(xué)及熱處理M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，20102崔中圻，覃耀春.金屬學(xué)及熱處理M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，20073何世禹.機(jī)械工程材料M.哈爾濱：哈爾