汽車后橋齒輪熱處理

1、汽車后橋齒輪熱處理學(xué)院：化工裝備學(xué)院專 業(yè)/班 級：材料成型及控制工程1301班學(xué)號：1201312XX學(xué)生姓名：XXX師:王紅梅師: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。近年來我國的基礎(chǔ) 設(shè)施，汽車行業(yè)發(fā)展迅速。通常汽車零部件的受力情況復(fù)雜，那么汽 車零件就需要更高的工藝。汽車后橋齒輪一般是指后驅(qū)汽車齒輪差速器。在差速器中，通過 齒輪來增加扭轉(zhuǎn)力矩，調(diào)節(jié)左右兩車輪的轉(zhuǎn)速，并通過齒輪將發(fā)動(dòng)機(jī) 的動(dòng)力傳遞到主動(dòng)輪，驅(qū)動(dòng)汽車運(yùn)行。因此對齒輪耐磨性、疲勞強(qiáng)度、 心部強(qiáng)度和沖擊韌性等方面要求比一般齒輪高。

2、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，通過改變材料的部組織來達(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。目錄刖言 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark13 o Current Document 題目.1 HYPERLINK l bookmark16 o Current Document 汽車后橋從動(dòng)圓柱斜齒輪的工作條件和性能要求2 HYPERLINK l bookmark20 o Current Document

3、 1.1汽車后橋從動(dòng)圓柱斜齒輪的工作條件2 HYPERLINK l bookmark23 o Current Document 1.2性能要求2 HYPERLINK l bookmark26 o Current Document 選擇材料2 HYPERLINK l bookmark30 o Current Document 2.1材料使用性能2 HYPERLINK l bookmark33 o Current Document 2.2材料的工藝性能3 HYPERLINK l bookmark36 o Current Document 2.3材料的經(jīng)濟(jì)性3 HYPERLINK l bookmar

4、k39 o Current Document 汽車后橋齒輪的工藝路線33.1備料3 HYPERLINK l bookmark43 o Current Document 3.2下料.4 HYPERLINK l bookmark46 o Current Document 3.3鍛造4 HYPERLINK l bookmark58 o Current Document 3.4正火5 HYPERLINK l bookmark61 o Current Document 3.5機(jī)械加工6 HYPERLINK l bookmark64 o Current Document 3.6滲碳、淬火及低溫回火.63.

5、7噴丸6 HYPERLINK l bookmark67 o Current Document 3.8精加工7 HYPERLINK l bookmark70 o Current Document 3.9校直、檢驗(yàn).7 HYPERLINK l bookmark73 o Current Document 參考文獻(xiàn)7題目一汽車后橋從動(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，齒中心的氣沖擊吸收功不應(yīng)小于55J，屈服強(qiáng)度 不小于 840M。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

6、，說明每步熱處理的目的，工藝規(guī)及組織，并作出 熱處理工藝卡。251單位：mm汽車后橋從動(dòng)圓柱斜齒輪的工作條件和性能要求1.1汽車后橋從動(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)，它是汽車減速器的 一部分。當(dāng)機(jī)車在不同的速度運(yùn)行時(shí)齒輪經(jīng)常處在高速沖擊負(fù)荷、高 速低扭矩、低速高扭矩狀況下工作，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A/ 55J，屈服強(qiáng)度a , 840Ma。選擇材料2.1材

7、料使用性能后橋齒輪通過齒面接觸傳遞動(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20C,、20CMTi等滲碳鋼制造，經(jīng)滲 碳、淬火處理后使用。2.2材料的工藝性能后橋齒輪需要進(jìn)行車、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20C,的價(jià)格低于20CrMnTi，

8、 但性能沒有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，對過熱不敏感，故在滲碳后可直接降溫淬火。且滲碳速度 較快，過渡層較均勻，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。汽車后橋齒輪的工藝路線備料-下料-鍛造-正火-機(jī)械加工-滲碳、淬火及低溫回火一 噴丸-磨孔及換擋槽等的

9、機(jī)械加工-后工藝準(zhǔn)備供應(yīng)生產(chǎn)所需材料，準(zhǔn)備原料。3.2下料根據(jù)汽車后橋齒輪尺寸，對原材料下料，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?；驹瓌t：鋼料在鍛造溫度圍應(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，鍛造溫度圍應(yīng)盡可能寬。始鍛溫度的確定：必須保證鋼無過燒現(xiàn)象；對于碳鋼：始鍛溫度應(yīng)比鐵-碳平衡圖的固相線低150250C 。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。對于亞共析鋼，終鍛溫度應(yīng)在A3線以上1550C，位于單相奧氏體 區(qū)，塑性良好。各類鋼的鍛造溫度圍：普通碳素鋼始鍛溫度128

10、0 C，終鍛溫度700 C，鍛造溫度圍 580 C；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 度圍400 C；碳素工具鋼始鍛溫度1100 C，終鍛溫度770 C，鍛造溫度圍 330 C；合金結(jié)構(gòu)鋼始鍛溫度11501200 C，終鍛溫度800850 C，鍛 造溫度圍350 C；合金工具鋼始鍛溫度10501150 C，終鍛溫度800850 C，鍛 造溫度圍250300 C；高速工具鋼始鍛溫度11001150 C，終鍛溫度900 C，鍛造溫 度圍 200250 C；耐熱鋼始鍛溫度11001150 C，終鍛溫度850 C，鍛造溫度圍 250300 C；彈簧鋼始鍛溫度1100115

11、0 C，終鍛溫度800850 C，鍛造溫 度圍300 C；軸承鋼始鍛溫度1080 C，終鍛溫度800 C，鍛造溫度圍280C；由于20CrMnTi屬于合金結(jié)構(gòu)鋼、亞共析鋼。所以初鍛溫度1150C， 終鍛溫度800C。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Ac 3以上3050C，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說在 150HB-240HB左右，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。

12、3.5機(jī)械加工正火提高了低碳鋼的硬度，可以對工件進(jìn)行粗加工，銑出斜齒， 磨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過碳的工件表面獲得很高的硬度，滲碳溫度920940C，滲碳溫度為5h，滲碳后預(yù)冷至840860C，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?？?以滿足汽車后橋齒輪硬度達(dá)到58-62HRC。淬火后鋼必須要回火，消 除工件的應(yīng)力，減小變形和開裂的傾向，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。工件在滿足高硬度的同時(shí)部還需要有足夠的韌性。選擇低溫回 火，溫度150250C。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。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.秀英，春忠.金屬學(xué)及熱處理M.:機(jī)械工業(yè)，20102中圻，覃耀春.金屬學(xué)及熱處理M.:機(jī)械工業(yè)，20073何世禹.機(jī)械工程材料M.：工業(yè)大學(xué)，19904傅水根.機(jī)械制造