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              離子滲氮溫度不均的問題分析與防范-三聯齒輪油泵齒輪

              时间:2021-12-02     【原创】   阅读

              據悉,三聯齒輪油泵齒輪的離子滲氮溫度為500~510℃,滲氮時間24h。從熱處理工藝整體設計分析,并結合了前期調質處理的工藝,經離子滲氮后的齒輪基體硬度不會減低。

                但是,在齒輪油泵齒輪生產實踐中發現,離子滲氮后仍然有少量齒輪的基體(非滲氮區)硬度偏低,個別齒輪甚至低于心部硬度技術要求,表明爐里面局部區域的離子滲氮溫度較高。離子滲氮工件的加熱原理是正離子于電場作用下加速射向陰極工件,并在陰極位降區域內多次進行碰撞中性粒子,使之具有與正離子相近的能量,工件受這些高能粒子的猛烈轟擊,加熱升溫。當齒輪的局部區域被高能粒子猛烈轟擊時,該區域的溫度將顯著升高。

                例如,某爐有387件用于等離子滲氮的齒輪。齒輪的加載方式為,每個堆疊20件。滲氮后,對非滲氮表面進行整體硬度檢測,發現少量齒輪基體硬度降到20~24hrc。在距陰極盤邊沿35~40mm的位置,齒輪非滲氮面未發現硬度降低現象,2號位置(距陰極盤邊沿8~10mm)發現8件齒輪非滲氮面硬度減低,3號的位置發現有17件齒輪產生非滲氮面硬度降低。理論分析認為,其原因是離子滲氮的過程之中,產品的局部溫度偏高。因此,生產三聯齒輪油泵齒輪中要從以下幾個方面來防范滲氮溫度不均的問題:

               。1)產品裝爐要注意均勻,對于小件(φ60mm以下)而言,距離陽極越近,溫度越會偏高。陽極附近即陰極盤邊沿50mm以內溫度較高。40Cr鋼經過調質,硬度為27~30HRC,離子滲氮后該區域產品硬度降到22~24HRC(非滲氮區,被屏蔽)。根據該數據利用40Cr鋼傳統調質工藝分析認為該部分齒輪進行滲氮中的溫度達到了600℃左右,比離子滲氮工藝溫度510℃高出90℃左右。

               。2)產品擺放不宜過于密集,間隔應大于18mm,過于密集會產生局部溫度上升。

               。3)在等離子滲氮“起弧”、加熱和隔緣過程中,應注意防止異!捌鸹 。例如,明顯的強弧、連續弧。一旦發生,必須停止生產,查明原因,如油泥、毛刺、縫隙等,必須消除。否則,電弧附近的工件溫度過高,基體硬度降低,甚至工件被燒蝕。

               。4)工件的形狀和結構尺寸也會影響加熱。輝光面積越大,溫度越高。在空心工件內外電弧的情況下,工件溫度會很高。例如,對于三聯齒輪油泵齒輪淬火和回火狀態相同,在同一爐內進行等離子滲氮,其滲氮層的深度和硬度相同。經測試,A齒輪的復合層比B齒輪復合層的厚度約為3μm。推斷A齒輪滲氮溫度高于B齒輪滲氮溫度,根據長期積累的實踐經驗估計,滲氮的溫度在20~30℃左右。


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