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行星减速机硬齿面齿轮的热处理方法


行星齿轮传动装置的重量,一般情况下正比于齿轮的重量,而齿轮的重量与其材料和热处理硬度有很大关系。例如在相同功率下,渗碳淬火齿轮的重量将是调质齿轮重量的1/3左右。所以针对行星齿轮减速机的结构特点和齿轮的载荷性质,应该广泛采用硬齿面齿轮。获得硬齿面齿轮的热处理方法很多,如表面淬火,整体淬火、渗碳淬火、渗氮等,应根据行星齿轮减速机的特点考虑选定。
1、表面淬火
常见的表面淬火方法有高频淬火(对小尺寸齿轮)和火焰淬火(对大尺寸齿轮)两种。表面淬火的淬硬层包括齿根底部时,其效果最好。表面淬火常用材料为碳的质量分数约0.35%~0.5%的钢材,齿面硬度可达45~55HRC。
2、渗碳淬火
渗碳淬火齿轮具有相对最大的承载能力,但必须采用精加工工序(磨齿)来消除热处理变形,以保证精度。
渗碳淬火齿轮常用渗碳前碳的质量分数为0.2%~0.3%的合金钢,其齿面硬度常在58~62HRC的范围内。若低于57HRC时,齿面强度显著下降,高于62HRC时则脆性增加。轮齿心部硬度一般以310~330HBW为宜。渗碳淬火齿轮的硬度,从轮齿表面至深层应逐渐降低,而有效渗碳深度规定为表面至深层应逐渐降低,而有效渗碳深度规定为表面至硬度52.5HRC处的深度。
渗碳淬火在轮齿弯曲疲劳强度方面的作用除使心部硬度有所提高外,还在于有表面的残余压应力,它可使轮齿最大拉应力区的应力减小。因此磨齿时不能磨齿根部分,滚齿时要用留磨量滚刀。
3、渗氮
采用渗氮可保证轮齿在变形最小的条件下达到很高的齿面硬度和耐磨性,热处理后可不再进行最后的精加工,提高了承载能力。这对于不易磨齿的内齿轮来说,具有特殊意义。
4、相啮合齿轮的硬度组合
当大、小齿轮均为软齿面时,小齿轮的齿面硬度应高于大齿轮。而当两轮均为硬齿面且硬度较高时,则取两轮硬度相同。选择好的行星齿轮减速机材料,有利于提高齿轮减速机的承载力及使用寿命。
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