20CrMnTi 齿轮端面磨削裂纹原因及解决措施

发布时间:2024-07-11 来源:本站


合金钢表层经渗碳、氮化等硬化的零件,在磨加工时较易发生表面磨削损伤。磨削损伤主要指磨削烧伤和磨削裂纹。磨削烧伤和磨削裂纹的存在,严重降低了零件的使用寿命,是不允许存在的缺陷。

磨削裂纹是磨削拉应力超过材料断裂强度所致。砂轮的切削是利用砂轮中许多多角形的砂粒形成很多小刀,和工件接触时进行摩擦切削。切削过程中,刀刃(砂粒)前面的金属受到挤压和撕裂,刀刃后面的金属与砂轮的剧烈摩擦使晶粒受拉和滑移,因而引起金属的弹性与塑性变形。当切削作用停止后,金属表层在弹性变形力的作用下力求恢复原位,因此出现平行磨削轨迹的拉伸应力,但磨削裂纹的形成不仅与磨削条件和工艺有关,还与材质、热处理不良等因素有密切关系。

 

以下措施能有效消除严重的磨削裂纹:

1. 第一,降低渗碳件的淬火温度。在 930℃中渗碳,渗碳后直接淬火,淬火温度由 860℃降至 830℃。

2. 第二,调整回火温度与回火保温时间。春、秋、夏三季的回火时间由 2 小时延长至 3 小时;冬季延长至 4 小时,且回火温度的下限从 180℃提高到 200℃,80 排量以上的齿轮进行二次回火 2H,或在 160~180℃的热油中进行时效 12 小时。

3. 第三,控制表面碳浓度,碳浓度控制在 0.65% ~ 0.8%。碳浓度分布梯度要平缓,以保障良好的表面强度和应力分布。重载齿轮的碳含量应控制在下限,以有利于控制碳化物的大小和形状。碳含量控制在上限时,会增强形成残余奥氏体的趋向,并有增加碳化物、表层氧化与降低齿根强度的趋向。据有关资料表明,美国对重载齿轮表面碳浓度已控制在 0.65%左右。

4. 第四,控制残余奥氏的数量,防止齿轮在磨削时产生组织转变而产生较大的组织应力。严格控制残余奥氏体在 25%之内,对重载齿轮应控制在 20%以内。控制碳化物的大小、数量、形态和分布,以获得弥散分布细颗粒碳化物,从而提高材料的断裂强度,减少脆性。控制马氏体的级别,要获得隐晶状、细针状的马氏体,避免产生粗大针状马氏体,从而减少裂纹源,以提高材料的断裂强度。马氏体的级别 3 级最佳。

5. 第五,选用力度较为锋利的砂轮 PA36-46J,将原用砂轮硬度为 K 级更换为 J 级;减少吃刀量,增加走刀(磨削)次数,提高砂轮转速;保持砂轮修整器金刚石的锋利状况,因为其锋利的工作状态是修好砂轮的前提和保证。

6. 第六,增大冷却液的流量及喷射冲刷的力度,定期清洗冷却油箱,检查滤网、更换新油,确保冷却质量和效果。

 

磨削裂纹产生的根本原因是金属表面在磨削过程中产生的热量无法及时被冷却介质带走,表层材料被重新回火或形成新生的淬火马氏体,使表层产生很高的组织应力和热应力形成拉应力所致。不良的组织状态和磨削工艺是造成磨削裂纹产生的主要原因


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