苑盼盼

摘要：热处理简单而言就是基于加工过程中实施加热锻造的一种工艺方法，是齿轮加工过程中不可或缺的环节。在此种工序处理下，一方面可以强化齿轮强硬度，提升了其耐磨性，另一方面也可以降低后续工艺对精度的需求。然而，热处理过程中的变形情况不容忽视，是引发齿轮尺寸发生改变、产生异常噪声的重要原因，甚至还会影响齿轮的使用寿命。鉴于此，本文主要围绕变速箱齿轮热处理变形控制方法进行探究，旨在为相关工作人员、技术人员提供借鉴与参考。

关键词：变速箱;齿轮;热处理;变形;控制

0  引言

变速箱是汽车重要的受力单元，对于重型汽车来讲，其具有载重大、行驶路况差等特征，在此背景下，也会给变速箱产生剧烈的冲击。因此，为了保证重型汽车的顺利行驶，需要有强度高、耐磨性强且高冲击韧性的变速箱齿轮为支撑，而这一目的的实现，就需要对齿轮热处理过程进行严格控制，防止出现变形而引发的齿轮尺寸变化和异常噪声的情况。

1  齿轮热处理发生变形的重要影响因素分析

1.1 齿轮设计形状  齿轮在制作中主要用钢等作为材料，钢的属性材料容易受到温度的变化而产生韧度的变化[1]。因此，齿轮会在高温热处理环境下发生一定程度的变形。主要是受热过快所致。在高温下，齿容易轮受热不均匀，内部温度相对于外部表面温度来说，受热相对是较慢的，因此局部温度受热导致形状上发生转变，出现局部位置有凸出或者凹陷的情况[1]。

通过分析齿轮在加工热处理过程中出现变形的原因可以得知，设计结构形状是较为突出的影响因素。例如如果设计结构不准确，那么就会导致齿轮的受热不同，变形现象也由此发生。鉴于此，在针对齿轮进行设计时，要对壁的厚度进行合理控制，确保其合理性和均匀对称性。同时，截面尺寸比例间隙也要避免出现过宽的现象。也只有在此方面注重齿轮设计的优化改造，才能使齿轮设计具有的影响有效降低。

1.2 原材料的特性  原材料质量是影响齿轮热处理技术和齿轮疲劳寿命的重要因素。通常原材料特性主要涵盖了淬透性、纯净度和晶粒度三个方面。淬透性是指原材料淬火过程中奥氏体向马氏体转换过程的难易情况。为了使热处理工艺和变形更加稳定，需要对材料有一个相对稳定的淬透性类别[1]。淬透性与热处理变形间存在正比关系，而合金元素则与淬透性息息相关。同时，合金元素之所以能够对热处理变形产生一定影响，主要是依托钢的屈服程度和临界转变温度等路径来实现的。想要确保热处理技术和变形的稳定性，那么就要将关注点放在原材料淬透性上，保证其稳定性和合理的淬透性。

1.3 锻造  锻造过程是在高温状态下进行的，这样可提高齿坯结构的均匀性。锻造在提升齿坯组织均匀性方面具有重要作用，同时，依托带状组织可以使热处理变形情况得到有效控制。然而，锻造问题会使热处理变形情况恶化，这主要是因为，金属在锻造作用下其金属流线会出现不对称的情况，如果锻造温度没有合理控制而过高，那么冷却后也会出现不均匀问题。齿坯锻造后，金属纤维流线形状需要以齿坯外部轮廓为依照而对称分布，对其纵剖面上的流线来讲，也要确保其封闭性。此种流線形状毛坯经过热处理后，变形会有固定规律可循，简化了控制工作。而且，如果锻造温度过高，原料的颗粒会生长，在严重的情况下，坯料将报废[1]。

1.4 预热处理  通过分析预热处理目的可以了解到，其本质就在于获得良好的组织和良好的结构，换句话来讲就是对晶粒进行细化，消除残余应力[1]。而实际工艺操作时，主要是以奥氏体转变温度为标准对锻坯进行加热，直至超过标准温度，以此完成锻坯组织向奥氏体的转化。待此环节完成后，对其进行冷却处理，推动组织向铁素体加珠光体组织的转化，进而收获所需的塑形和硬度，同时也简化了切削难度。就实际转化过程而言，奥氏体晶粒都成为珠光体晶粒的衍生体，加之组织细化操作，来达到控制热处理变形的目的。

1.5 机加工道具与切削量  在机加工作用下，会产生工件残余应力，同时在经过预热处理后，工件塑形也会显著提升。如果切削进给量超过相关要求或标准，或者刀具受损严重，那么在实际加工时就会发生错位变形的情况，同时，也催生了内部的残余应力。在热处理加工时，这些残余内部应力在受热作用下得到释放，致使工件变形情况更加严重。虽然残余应力不能得到有效的消除，但是可以借助合理选择加工工艺或及时更换有损工具达到降低残余应力的目的，从而在稳定性这一立足点上实现对热处理变形影响因素作用的控制。

1.6 热处理工艺  渗碳淬火是现阶段变速箱齿轮热处理过程中应用广泛的方式，同时，渗碳淬火技术凭借其技术成熟、成本小、运用普遍等优势成为当前热处理研究中的重点研究方向。渗碳温度是渗碳速度的决定性因素，渗碳温度越高，零件屈服强度会出现明显地降低，变形就会越发突出，同时，渗碳温度越高也给部分晶粒生长带来了适宜环境，进而引发更严重的变形。对此，需要以技术角度为出发点控制渗碳温度，从生产成本角度合理提升渗碳温度。这就要求相关技术人员进行合理协调，保证实用性和生产力。

加热温度是不应该太快的，特别是对于壁厚较大的零件，因为如果加热速度过快，将导致零件表面与芯体温差过大，心脏温度较低。这个过程通常是预热到450摄氏度上下，60分钟以内。在一定程度上，淬火温度对工件的变形存在较大影响。一般来说，淬火温度越高，零件的热容越大，淬火温度越低，零件的热容越小。因此，需要选择合适的介质来保障淬火温度的控制性，并考虑介质的影响。热处理设备性能越优良，加热温度控制精度越高，炉温控制精度越高，气密性越好，加热均匀性越好、大气均匀性越好，零件的变形越是可控的。

2  变速箱齿轮热处理变形控制方法

2.1 齿轮设计要注重壁厚且均匀对称的零件  如果零件壁厚不能达到相关要求，那么热处理加工时，相对较薄的区域受热较快，就会增加卷曲的发生几率。对此，可以采取设计两个单独零件的方式，以此来控制热处理变形现象，同时，加工过程也能得到简化。

2.2 明确淬透性的实际范畴  企业根据自身实际需求对淬透性实际范畴进行明确，也是控制热处理变形的有效方法。同时，晶粒度也需要给予应有的关注。由于金属材料均是由多个晶粒所构成，而各个晶粒特点不同，对此，可以采取将各个晶粒间差异进行组合的方式，以此抵消各晶粒间的作用力，促使金属材料异向同性特征的形成。值得一提的是，在这一过程中需要对组成材料进行严格挑选，確保晶粒大小和数量满足相关要求。

2.3 运用等温退火技术  近年来，等温退火技术在预热处理加工中得到了较为广泛的应用，在此背景下，与热处理成效也有了显著提升。对于一些奥氏体较为稳定的合金钢而言，等温退火技术也是缩短退火周期的重要方式，在稳定热处理变形的过程中也有突出意义。

2.4 完善加工工艺检验流程  热处理完成后，还需要有完善的加工工艺检验流程为辅助，以此使齿轮的合格率得到充分提升[2]。

2.5 控制好渗碳处理温度  渗碳处理温度会直接影响到渗碳淬火技术的实施，同时，渗碳处理温度也会对零件渗碳速率产生决定性作用，且渗碳处理速度与晶体膨胀是正比关系。基于此，热处理工作者要对渗碳处理温度进行合理控制，并确保生产的协调性，确保生产与所需的一致性。

3  结束语

综上所述，在实施热处理环节时，相关操作人员要对齿轮加工技术熟练掌握，在清晰影响热处理变形的主要因素基础上，实现对热处理工作的有效控制，以此使齿轮变形的发生几率大大降低，确保齿轮质量，这对于企业综合竞争能力提升和后续企业可持续发展都具有积极意义。

参考文献：

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