于永江

摘 要：硬齒面減速機傳動因其傳動的扭矩大、精度高、運轉(zhuǎn)平穩(wěn)、噪聲低、硬度高（一般HRC56～63）＼使用壽命長等優(yōu)點而被廣泛的應(yīng)用在礦山、港口、化工機械、鋼廠軋機和水泥機械行業(yè)上，盡管硬齒面減速機較軟齒面減速機有許多優(yōu)點，但也有缺陷，那就是存在易產(chǎn)生磨削燒傷和裂紋，燒傷和裂紋導(dǎo)致齒輪過早的磨損及失效，必須重視并想辦法予以解決。

關(guān)鍵詞：燒傷裂紋產(chǎn)生的原因；磨削燒傷和裂紋的危害；解決磨削燒傷和裂紋的方法

中圖分類號：TH132 文獻標(biāo)識碼：A

一、燒傷裂紋產(chǎn)生的原因

1 殘余奧氏體的影響

殘余奧氏體由于砂輪磨削時產(chǎn)生的熱和壓力較高（一般磨削區(qū)溫度在正常條件下為400℃～500℃，但在不正常的磨削條件下可達近1000℃或更高）促使殘余奧氏體繼續(xù)產(chǎn)生馬氏體使組織應(yīng)力不平衡，從而產(chǎn)生磨削裂紋，殘余奧氏體量應(yīng)控制在30%以下。

2 滲碳層濃度

滲碳層濃度過高時，在滲碳層組織中容易形成網(wǎng)狀碳化物或過多的游離碳化合物，由于這種物質(zhì)硬度極硬，在磨削過程中可能出現(xiàn)局部過熱傾向易發(fā)生表面燒傷，碳濃度應(yīng)控制在0.75%～ 0.95%，碳濃度過高易產(chǎn)生磨削燒傷和裂紋。

3 碳化物分布和形態(tài)

碳化物分布應(yīng)均勻，碳化物形態(tài)應(yīng)為球狀、粒狀或細點狀分布為好，不允許有網(wǎng)狀或角狀碳化物，否則易在磨削中產(chǎn)生裂紋。

4 脫碳

工件在熱處理過程中，因環(huán)境保護不當(dāng)，齒輪表面含碳量降低，這樣在齒面上就產(chǎn)生一層薄的脫碳層，這層軟的脫碳層會引起砂輪過載和過熱，易產(chǎn)生燒傷。

5 回火

在保證零件硬度的前提下，回火溫度盡可能高一些，回火時間盡可能長一些，這樣可以提高滲碳淬硬表面的塑性，而且使殘余應(yīng)力得以平衡或降低，改善表面應(yīng)力的分布狀況，這樣可以降低出現(xiàn)磨齒裂紋的機率，提高磨齒效率和產(chǎn)品質(zhì)量。

6 熱處理變形

應(yīng)盡量減少熱處理變形，這樣可減少磨齒余量，若熱處理變形過大，并且操作者不是在齒圈徑向跳動最大處開始磨削，則每次磨削在這些點上去除的磨削余量將是不均勻不正常的，從而易導(dǎo)致燒傷和裂紋的產(chǎn)生。

7 砂輪和冷卻液

磨削淬硬齒面齒輪時應(yīng)選用較軟的砂輪，磨削軟齒面齒輪時應(yīng)選用較硬的砂輪，冷卻液供應(yīng)要充分，冷卻液必須噴到磨削區(qū)域，流量約為40L/min～ 60L/min，并具有一定的壓力。砂輪選擇不當(dāng)和冷卻液供應(yīng)不充分也易燒傷和磨削裂紋的原因。

二、磨削燒傷和裂紋的危害

磨削燒傷是工件表面由于瞬間磨削熱對它氧化的結(jié)果，它的危害是表面顏色改變，使工件淬火的硬度下降，使嚙合的齒輪過早磨損，縮短齒輪的使用壽命。

磨削裂紋有如下幾種類型：

沿齒高方向的裂紋如圖1所示。

網(wǎng)狀的裂紋如圖2所示。

磨削裂紋在齒輪嚙合過程中，經(jīng)過往復(fù)載荷的推壓，輕微的磨削裂紋易造成齒面表皮的脫落，如圖3所示。

嚴重的磨削裂紋沿齒長方向的裂紋會導(dǎo)致齒面嚴重磨損，滲碳淬火的硬化層剝落后齒的硬度降低，承受的應(yīng)力也大大的降低，再經(jīng)過多次往復(fù)的沖擊，超過極限了，導(dǎo)致疲勞斷裂，造成減速器的損壞。

三、解決磨削燒傷和裂紋的方法

齒輪上有磨削燒傷和裂紋在輪齒運轉(zhuǎn)時受負荷的影響降低齒輪的疲勞強度，導(dǎo)致齒面過早的磨損，當(dāng)沿齒高和齒長方向同時出現(xiàn)時形成網(wǎng)狀裂紋，它會導(dǎo)致齒面剝落，造成齒輪過早的失效，必須解決磨削燒傷和裂紋的出現(xiàn)，方法有如下幾種。

1 采用合理的磨削用量

盡可能選用小些徑向進給量和選擇適當(dāng)?shù)纳拜嗈D(zhuǎn)速，一般砂輪線速度常在30m/s～35m/s左右，高速磨削時選用立方氮化硼砂輪。

2 殘余奧氏體量應(yīng)控制在30%以內(nèi)

為了控制殘余奧氏體量選擇合理的加熱溫度和冷卻速度及保溫時間。避免殘余奧氏體量過多，使表面硬度，耐磨性及疲勞強度降低。

3 滲碳層濃度控制在0.75%～0.95%

滲碳層零件表面層含碳量過低，淬火低溫回火后得到含碳量較低的回火馬氏體，硬度低，耐磨性差；表面層含碳量過高，滲碳層出現(xiàn)大量塊狀或網(wǎng)狀滲碳體，而引起脆性增強，磨齒時易產(chǎn)生裂紋，使用中易造成齒面剝落。

4 減少熱處理變形

熱處理時工件擺放應(yīng)平穩(wěn)，壁薄的齒圈熱處理時要在內(nèi)圈放置支撐的工藝工裝以減少變形。

5 磨齒前按齒圈外圓精確找正，以使齒面余量分布均勻。

6 砂輪的選擇

滲碳鋼硬度高，砂粒易磨鈍，為了避免砂粒磨鈍而產(chǎn)生大量磨削熱，砂輪硬度宜選擇軟些，以便于磨鈍的砂粒及時脫落；磨削軟齒面齒輪時應(yīng)選用較硬的砂輪。磨齒時宜選擇組織較松的砂粒，組織較松的砂粒氣孔較多，其中可以容納切屑，又可將冷卻液和空氣帶入磨削區(qū)域，從而使磨削區(qū)域的溫度降低。

7 砂輪的平衡和修整

嚴格控制砂輪傳動系統(tǒng)心軸的間隙，砂輪傳動帶的松緊要調(diào)整合適，以保證砂輪工作時處于良好的平衡狀態(tài)；砂輪磨鈍時要及時修整打磨以保持其鋒利。

8 冷卻液

磨削過程中，冷卻的控制是一個重要的因素，冷卻液必須噴到磨削區(qū)域，冷卻液的流量約為40L/min～60L/min，壓力一般為0.2MPa～0.4MPa。以保證充分冷卻，盛冷卻液的容積要足夠大，以免摻入過多的氣泡和泡沫，并要配備有效的過濾裝置，以清除冷卻液中的切屑、磨粒等雜物。

9 二次回火

在選擇了正確的磨削用量，冷卻液也充分的情況下磨削時，齒面剛見亮，還有磨削余量時暫停磨削，用肉眼觀察齒面，若發(fā)現(xiàn)有磨削裂紋產(chǎn)生，應(yīng)立刻停止磨削，把工件送去熱處理進行二次回火后，再重新找正工件進行磨削也可消除磨削裂紋。

10 拋丸處理

齒輪在滲碳、淬火、回火后進行拋丸不但可除去齒面的氧化皮，還可去除齒面的殘余應(yīng)力減少裂紋的產(chǎn)生。

結(jié)論

（1）以上解決磨削燒傷裂紋的方法在實際工作中總結(jié)出來的經(jīng)驗，工作中解決了不少實際問題，是有效可行的。

（2）產(chǎn)生磨削燒傷和裂紋的因素較多，對不同的燒傷裂紋產(chǎn)生原因要進行全面的綜合分析，找出原因后采取正確的解決方法。

參考文獻

[1]安云錚.熱處理工藝學(xué)[M].北京：機械工業(yè)出版社，1986.

[2]宋振武.東北工學(xué)院.機械制造工藝學(xué)[M].

[3]莊佩康.黎明工學(xué)院.機械制造工藝學(xué)[M].

[4]褚啟權(quán).洛礦齒輪所.滲碳淬火齒輪加工工藝[M].