选材及工艺设计作业

发布 2022-09-02 16:21:28 阅读 3551

机电 0801 08221007 黄文涛。

我选择齿轮的的加工,齿轮用钢有许多种,如;40mnmn ;30crnimo、 40crnimo ;40cr 等。

渗碳齿轮材料:20;20crmnti 、 20crmnmocr等。

在此我选用20crmnti制造汽车、摩托车用齿轮。

工作条件:汽车采用闭式传动齿轮变速器,采用飞溅润滑的汽车变速器在汽车下坡时,润滑油在重力作用下向前流动,使低挡齿轮的润滑油量减少,润滑较为恶劣且低挡齿轮还要承受较大的交变载荷,换挡时还要承受较大的冲击载荷。根据齿轮的工作特点在传递功率和运动的过程中齿轮在传动力的作用下,在齿根部位产生弯曲应力,在齿面啮合部位产生接触应力,齿轮付啮合齿面由于相对滑动摩擦而产生磨损。

齿轮间隙过大时还会产生冲击。

因此汽车齿轮常见的失效形式有:磨损、擦伤、点蚀、剥落、弯曲疲劳断齿和冲击疲劳短齿。

性能要求:经济耐用,工艺性能和使用性能好。除强度、韧性要求外还有特定的淬透性,高的纯净度和细的晶粒度。

选择20crmnti的依据:对受力较大的汽车变速箱齿轮, 心部除了要求有足够的韧性外, 还要求有足够的强度, 若采用低碳素钢, 淬透性低, 就达不到要求,而20crmnti钢具有较高的机械性能, 该钢在渗碳淬火及低温回火后, 表面硬度为hrc58~ 62, 心部硬度为hrc30~ 45。20crmnti钢的工艺性尚好, 锻造后一般以正火来改善其切削加工性。

20crmnti 钢的热处理工艺性较好, 有较好的淬透性。由于合金元素钛的影响, 其过热敏感性小, 故在渗碳后可直接降温淬火此外尚有渗碳速度快, 过渡层均匀, 渗碳淬火后变形小等优点, 这对制造形状复杂, 要求变形小的齿轮零件来说是十分有利的。通常20crmnti钢可制造截面在30mm 以下, 承受高速中等载荷以及冲击、摩擦的重要零件, 如齿轮、齿轮轴等各种渗碳零件。

当含碳量在上限时, 也可用于制造截面在40mm 以下, 模数大于10 的齿轮。

热处理:下料→锻造→正火→机加工→渗碳、淬火及低温回火→喷丸→磨内孔及换档槽→装配。

目的;齿轮毛坯锻造后进行正火处理, 用以改善20crmnti 钢的切削加工性, 20crmnti钢正火后的硬度的hb170~ 210, 切削加工性能良好。机加工后的齿轮经渗碳后预冷到一定温度(一般为840~ 860℃) 即行直接淬火, 而后再低温回火。回火温度一般为180±10℃。

低温回火后, 渗碳层的硬度变化很小, 但是渗碳层的抗弯强度、脆断强度、塑性却可以提高。最后的喷丸处理不仅是为了清除氧化皮, 使表面光洁,更重要的是作为一种强化手段, 使零件表层压力进一步增大, 有利于提高疲劳强度。

组织:20crmnti 钢经上述渗碳和热处理后表层组织为: 回火马氏体+ 细粒状均匀分布的碳化物+ 少量残余奥氏体; 心部若淬透, 则组织为低碳回火马氏体, 表层硬度为hrc58~ 63, 心部硬度为hrc33~48。

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