如何保证齿轮局部防渗表面硬度在38~45HRC？

霜月 · 发表于 2016-1-6 20:33:44

带内花键齿轮，材料20CrMnMoH，要求渗碳淬火后齿表面硬度59~64HRC，硬化层CHD=0.8~1.2mm，齿心部硬度30~45HRC；内花键防渗，花键表面硬度38~45HRC。
请问各位，如何防渗才能保证内花键渗碳淬火后硬度刚好在38~45HRC范围？

热盾涂料 · 发表于 2016-1-6 21:15:51

本帖最后由热盾涂料于 2016-1-6 21:18 编辑

精锻半轴齿内花键防渗有客户是用水溶性防渗碳涂料FC-408调稀后灌涂。通过调节涂料粘度从而控制涂层厚度在一定范围内，这样渗碳淬火后能将防渗面硬度控制在心部硬度范围内的。如果内花键是插齿机加工不是拉床拉出来的话，也可以热前先不加工花键，留余量用FC-108防渗，热后精车后插内花键，这样控制好心部硬度就可以了，小功率船用齿轮箱有一个部件就是这么加工的。

daswang · 发表于 2016-1-7 11:15:26

我们防渗后的工件，表面硬度45-50HRC,因为防护不严实，少量会渗碳，涂层也会开裂导致渗碳。如何才能保证涂层不开裂？不脱落？请指教。

aaron01 · 发表于 2016-1-7 11:26:06

内花键要求防渗，这个有点匪夷所思，以内花键的工作模式，渗碳还能让它在工作中断了？
设计者设计成这样，让执行工艺很为难啊，如果内孔很小的话，怎么涂涂料呢？恐怕很难保证不漏渗吧，毕竟是手工活。

热盾涂料 · 发表于 2016-1-7 11:41:26

daswang 发表于 2016-1-7 11:15
我们防渗后的工件，表面硬度45-50HRC,因为防护不严实，少量会渗碳，涂层也会开裂导致渗碳。如何才能保证涂 ...

防渗涂料不开裂不脱落应该是最基本的要求，涂料选型很重要。另外工件也必须彻底除油，很多厂家不重视清洗除油。

孤鸿踏雪 · 发表于 2016-1-7 16:24:04

aaron01 发表于 2016-1-7 11:26
内花键要求防渗，这个有点匪夷所思，以内花键的工作模式，渗碳还能让它在工作中断了？
设计者设计成这样， ...

同感！

吉祥如意 · 发表于 2016-1-7 16:50:21

花键要求硬度38-45HRC，是普遍的设计法。应该没有大的问题。{:soso__3110130392203091378_3:}

霜月 · 发表于 2016-1-7 21:10:25

热盾涂料发表于 2016-1-6 21:15
精锻半轴齿内花键防渗有客户是用水溶性防渗碳涂料FC-408调稀后灌涂。通过调节涂料粘度从而控制涂层厚度在一 ...

这个齿轮心部硬度要求是30~45HRC，而防渗部位硬度要求38~45HRC，这不冲突吗？

热盾涂料 · 发表于 2016-1-7 21:13:04

这要求是有点问题，两个硬度区间互换一下还差不多

霜月 · 发表于 2016-1-7 21:13:12

aaron01 发表于 2016-1-7 11:26
内花键要求防渗，这个有点匪夷所思，以内花键的工作模式，渗碳还能让它在工作中断了？
设计者设计成这样， ...

防渗还能理解，关键是硬度要求难保证。

热盾涂料 · 发表于 2016-1-7 21:35:28

既然要防渗，肯定会提出防渗面硬度的上限范围。根据防渗涂料的国标里的硬度检测法，防渗面硬度上限应该略高于心部硬度的。但实际如果防渗做得好的话，是可以控制在心部硬度范围内的。一些防渗要求很高的零件如三牙轮钻头、焊接件防渗，这些厂家在用防渗涂料上都有一整套严格工艺在执行，最后结果也是能完全满足要求的。

cnszgong · 发表于 2016-1-7 22:19:11

本帖最后由吉祥如意于 2016-1-8 11:51 编辑

霜月发表于 2016-1-7 21:13
防渗还能理解，关键是硬度要求难保证。

是否考虑在内花键处塞点保温材料？
当然塞保温材料后还是要考虑零件的整体变形量的。

霜月 · 发表于 2016-1-8 11:45:54

吉祥如意发表于 2016-1-7 16:50
花键要求硬度38-45HRC，是普遍的设计法。应该没有大的问题。 ...

请教如何保证花键硬度在38-45HRC范围？

吉祥如意 · 发表于 2016-1-8 11:57:06

本帖最后由吉祥如意于 2016-1-8 14:01 编辑

霜月发表于 2016-1-8 11:45
请教如何保证花键硬度在38-45HRC范围？

内花键大小径尺寸是多少？

离别钩 · 发表于 2016-1-8 13:19:34

霜月发表于 2016-1-7 21:10
这个齿轮心部硬度要求是30~45HRC，而防渗部位硬度要求38~45HRC，这不冲突吗？ ...

花键部分属于零件的表面，冷却快，淬火后硬度在38-45HRC很正常。而心部因受淬透深度的影响，要求30-45HRC也很正常。只需要做好防渗就可以了。

离别钩 · 发表于 2016-1-8 13:21:40

aaron01 发表于 2016-1-7 11:26
内花键要求防渗，这个有点匪夷所思，以内花键的工作模式，渗碳还能让它在工作中断了？
设计者设计成这样， ...

这个要求是合理的，目的是为了保护和齿轮配合的轴的寿命。

aaron01 · 发表于 2016-1-8 13:38:52

离别钩发表于 2016-1-8 13:21
这个要求是合理的，目的是为了保护和齿轮配合的轴的寿命。

请问如何保护？渗碳了就会发生什么吗？
一对花键配合的零件，如果内花键在工作时失效断裂，产生的碎片往往会把与其配合的外花键一起拉坏，这也就是花键需要做热处理的原因。

离别钩 · 发表于 2016-1-8 14:12:27

aaron01 发表于 2016-1-8 13:38
请问如何保护？渗碳了就会发生什么吗？
一对花键配合的零件，如果内花键在工作时失效断裂，产生的碎片往 ...

把花键的硬度降低后，失效方式以磨损为主，因为轴的更换麻烦、成本更高，现在采取降低齿轮内花键硬度的办法来让齿轮内花键这边先发生磨损失效，这样一根轴的寿命可以抵得上几个齿轮的寿命。如果齿轮内花键硬度与轴的外花键硬度相当而起都比较高，这时会发生同时失效，而且断裂失效的风险增大。

aaron01 · 发表于 2016-1-8 15:08:17

离别钩发表于 2016-1-8 14:12
把花键的硬度降低后，失效方式以磨损为主，因为轴的更换麻烦、成本更高，现在采取降低齿轮内花键硬度的办 ...

花键配合的服役方式和齿轮、螺纹有着根本差别，在工作时是一对内外花键上所有的齿都吃住以后一起转动的，也就是说工作时承受的扭力会被所有的齿共同分担，所以相比啮合齿轮只有两牙接触的工作模式而言，花键能承受得扭矩要高出很多。齿轮除了承受扭矩以外，还会有冲击载荷，花键就只承受扭力，没有冲击载荷，很难想象会出现花键崩齿的情况。花键模数、齿根强度设计合理的话，几乎就是不会坏的。而花键齿底过渡圆角的硬化层深度又直接影响花键的扭转强度，不渗碳软齿底的话，强度会大幅下降，反而大大增加了剃光头的可能性，一旦内花键齿底断裂，往往会把外花键一起打坏，其危害性更大。

离别钩 · 发表于 2016-1-8 15:26:31

aaron01 发表于 2016-1-8 15:08
花键配合的服役方式和齿轮、螺纹有着根本差别，在工作时是一对内外花键上所有的齿都吃住以后一起转动的， ...

我做过好几个型号的内花键齿的热处理，现在的花键配合的硬度要求就是这样设计的，我当初的想法和怀疑和你相似，但没有你理解得那样深。我跟齿轮厂家不止一次提出过这样的问题，以上基本是他们给我的解释，而我也认为他们说的是很有道理的，首先这个硬度（38-45HRC）并不是很低，其强度是和齿形尺寸不仅有理论计算而且是经过寿命试验验证过的，其次还要平衡轴和齿轮的成本（如轴的成本比齿轮高得多的情况下）。这种设计我认为完全是合理的。

aaron01 · 发表于 2016-1-8 15:45:30

其实楼主的零件之所以把花键硬度设计到38HRC以上，肯定也是考虑了齿底的扭转强度问题，否则按正常防渗区硬度设计，要么没有下限，要么就和心部硬度一样要求。殊不知，其实这给热处理带来很多难题，成本也大幅上升了。另外，如果材料淬透性淬硬性偏下限，38HRC达不到怎么办？热处理有方法吗？不让渗碳的情况下，很难有好的办法来提高防渗区硬度的吧？所以，要保证足够的齿底强度，恐怕还得管理好原材料的碳含量才行，这又增加了成本。
我所见过的花键配合，从来也没有要求防渗的，而且齿根渗碳后还能提高表面压应力从而提高疲劳寿命呢，何必去花大量成本做防渗呢。

吉祥如意 · 发表于 2016-1-8 15:52:21

霜月发表于 2016-1-8 11:45
请教如何保证花键硬度在38-45HRC范围？

请小姐姐：告诉下与其配合的轴花键的热处理要求。

吉祥如意 · 发表于 2016-1-8 15:55:22

aaron01 发表于 2016-1-8 15:45
其实楼主的零件之所以把花键硬度设计到38HRC以上，肯定也是考虑了齿底的扭转强度问题，否则按正常防渗区硬 ...

降低或提高硬度的办法是有的。
做热处理的是要服从产品设计的。

aaron01 · 发表于 2016-1-8 16:17:20

吉祥如意发表于 2016-1-8 15:55
降低或提高硬度的办法是有的。
做热处理的是要服从产品设计的。

做热处理当然要服从设计，不过也不能盲从，如果发现有疑问还是应该和设计者提出，了解设计者的设计初衷是什么，他的担心是什么，也许经过这样的沟通后，你可以理解他的设计思路是对的，也有可能你能够替他找到更便宜更好的解决方法，让他改变设计呢，这样的沟通对双方都是有好处的，不是吗？
类似这样的案例，我们有很多，开发前期经过充分沟通以后，连通用汽车的设计人员都可以改变图纸的呢。老外往往更容易打交道，只要你真得说得对，沟通清楚以后，说服设计者也没有那么难。

小朱 · 发表于 2016-1-8 20:02:44

为何不感应退火一下

霜月 · 发表于 2016-1-8 20:16:31

吉祥如意发表于 2016-1-8 11:57
内花键大小径尺寸是多少？

56、61

心沐长风 · 发表于 2016-1-8 20:24:04

本帖最后由吉祥如意于 2016-1-10 10:51 编辑

这个产品不知道可不可以这样子做，内花键放余量，渗碳缓冷之后切碳层，然后再加工内花键，然后再加热淬火。注意控制加热温度从而控制芯部硬度。

霜月 · 发表于 2016-1-8 20:27:41

aaron01 发表于 2016-1-8 15:45
其实楼主的零件之所以把花键硬度设计到38HRC以上，肯定也是考虑了齿底的扭转强度问题，否则按正常防渗区硬 ...

正是担心20CrNiMoH的淬透性有可能偏低。

独语斜阑 · 发表于 2016-1-9 15:08:15

霜月发表于 2016-1-8 11:45
请教如何保证花键硬度在38-45HRC范围？

这些回帖在论坛是再正常不过的了，基本是顾左右而言他。如果有人直接一句给你答案了，可以肯定的是那是新人。

独语斜阑 · 发表于 2016-1-9 15:10:14

吉祥如意发表于 2016-1-8 15:55
降低或提高硬度的办法是有的。
做热处理的是要服从产品设计的。

产品设计是否可以理解为体现在技术要求上？

独语斜阑 · 发表于 2016-1-9 15:12:02

霜月发表于 2016-1-8 20:27
正是担心20CrNiMoH的淬透性有可能偏低。

带H的材料应该是淬透性相对较好的吧。

独语斜阑 · 发表于 2016-1-9 15:30:14

独语斜阑发表于 2016-1-9 15:10
产品设计是否可以理解为体现在技术要求上？

既然有技术要求，那还有必要去讨论产品设计？如果设计不合理，相信在这之前就已经讨论了。您认为呢？

吉祥如意 · 发表于 2016-1-9 15:46:53

独语斜阑发表于 2016-1-9 15:30
既然有技术要求，那还有必要去讨论产品设计？如果设计不合理，相信在这之前就已经讨论了。您认为呢？ ...

我是不喜欢和人争执的。按程序和职责办事。有点保守哈。

现在就是对技术要求了解得不全面，所以，只问未答。

独语斜阑 · 发表于 2016-1-9 15:54:49

吉祥如意发表于 2016-1-9 15:46
我是不喜欢和人争执的。按程序和职责办事。有点保守哈。
现在就是对技术要求了解得不全面，所以，只 ...

尹工呀，您是老奸巨猾的呢

（不要见怪，开玩笑的）

独语斜阑 · 发表于 2016-1-9 16:24:31

独语斜阑发表于 2016-1-9 15:54
尹工呀，您是老奸巨猾的呢（不要见怪，开玩笑的）

承蒙关心，近期甚好。还在期待你的指导哟

心沐长风 · 发表于 2016-1-9 18:37:00

独语斜阑发表于 2016-1-9 15:12
带H的材料应该是淬透性相对较好的吧。

带H的材料，应该是限制材料淬透性宽带的，分为六个等级。

霜月 · 发表于 2016-3-12 20:31:03

谢谢各位关注该贴，在此告诉各位：这个齿轮热处理时内花键最终并没有按图纸防渗，齿轮台架寿命试验结果内花键完好无损，设计工程师修改图纸技术要求。

孤鸿踏雪 · 发表于 2016-3-13 10:42:25

霜月发表于 2016-3-12 20:31
谢谢各位关注该贴，在此告诉各位：这个齿轮热处理时内花键最终并没有按图纸防渗，齿轮台架寿命试验结果内花 ...

就是说，完全取消防渗要求了？

孤鸿踏雪 · 发表于 2016-3-13 10:44:34

霜月发表于 2016-3-12 20:31
谢谢各位关注该贴，在此告诉各位：这个齿轮热处理时内花键最终并没有按图纸防渗，齿轮台架寿命试验结果内花 ...

这个设计者的思维确实有些奇葩，我们的很多齿轮都有内花键，但图纸设计者从来没有提出内花键防渗的要求。

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