錐齒輪是機(jī)械行業(yè)中重要的零部件,廣泛用于大型設(shè)備及精密儀器中,加工質(zhì)量的好壞直接影響使用性能。因其結(jié)構(gòu)復(fù)雜,精度要求較高,淬火過程中常出現(xiàn)嚴(yán)重變形（平面翹曲、內(nèi)孔畸變、齒形變化）問題,因此對于控制錐齒輪變形的研究則具有十分重要意義。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展,研究人員廣泛采用有限元模擬技術(shù)研究淬火變形問題。本文基于ABAQUS建立合理的物理模型,對9310鋼錐齒輪淬火過程進(jìn)行模擬,探究冷卻過程的溫度場、應(yīng)力場變化規(guī)律。通過優(yōu)化淬火工藝參數(shù),模擬壓力淬火,提出合理的控制錐齒輪淬火變形方案。基于傳熱學(xué)基本原理和熱彈塑性理論內(nèi)容,確定了淬火模擬過程所需的性能參數(shù)。利用ABAQUS模擬錐齒輪淬火過程,分析錐齒輪淬火過程中特征部位的冷速變化及淬火后整體應(yīng)力分布情況。由溫度場、應(yīng)力場相互作用規(guī)律可知,內(nèi)外溫差過大、各部位冷速不均勻造成了局部應(yīng)力集中,并且冷速不均導(dǎo)致組織轉(zhuǎn)變的不同步,兩方面原因使錐齒輪變形過大。改變淬火工藝參數(shù)（淬火介質(zhì),淬火溫度和淬火介質(zhì)溫度）、模具壓力加載方式及載荷大小,可以有效控制錐齒輪平面翹曲、內(nèi)孔畸變和齒形變化。模擬結(jié)果表明,以20號機(jī)油為淬火介質(zhì),淬火溫度為840℃,油溫... 

【文章來源】：哈爾濱工程大學(xué)黑龍江省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：87 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

平面翹曲變形示意圖

圖 1.2 熱處理后齒形變化示意圖產(chǎn)生機(jī)制進(jìn)行淬火熱處理，目的是將過冷奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)橛懈邚?qiáng)度和硬度。錐齒輪滲碳淬火后，其表面的殘余奧氏體，其結(jié)果是表面獲得高強(qiáng)度、高的塑性和韌性，從而達(dá)到整體強(qiáng)韌結(jié)合良好，藝作為齒輪熱處理過程的關(guān)鍵一步，其中包含相變的過程，所以引起變形的因素多而復(fù)雜，因[18-20]：變引起的變形的組織狀態(tài)一般為珠光體型，即鐵素體和滲碳。這些組織的密度或比容不同，將引起淬火前只按比例使工件脹縮，而不改變工件形狀。通

對熱處理變形問題提供了有力的數(shù)據(jù)支撐，也為齒輪零件變形開辟了新的途徑，圖1.3 是冷卻過程不同溫度下圓柱形試樣的變形圖片。圖 1.3 不同溫度下試樣變形圖片V．A．Murzin[30]對氣體滲碳齒輪在淬火過程中的變形情況進(jìn)行研究，總結(jié)了熱處理工藝參數(shù)對齒輪變形的影響規(guī)律，得出齒輪在滲碳淬火過程中合適的降溫速率，認(rèn)為選取合理的淬火介質(zhì)、保溫時(shí)間都能大大減少齒輪淬火變形程度。于海濤等人[31]為解決裝甲車上 18Cr2Ni4WA 鋼螺旋傘齒輪經(jīng)碳氮共滲油冷后的畸變問題，對比油冷和風(fēng)冷后的組織及力學(xué)性能，發(fā)現(xiàn)經(jīng)碳氮共滲風(fēng)冷后效果更佳，能夠減小變形程度。因此提出了碳氮共滲風(fēng)冷淬火新工藝，有效減小 18Cr2Ni4WA 鋼螺旋傘齒輪熱處理畸變問題。姜世杭等人[32]研究了螺旋錐齒輪碳氮共滲淬火變形的影響因素，經(jīng)原始工藝熱處理以后，對齒輪進(jìn)行接觸區(qū)和平面度的檢驗(yàn)，對齒形變化進(jìn)行了檢測。得出齒形變化是在拉應(yīng)力作用下產(chǎn)生的，確定淬冷階段是錐齒輪最易發(fā)生變形的階段。通過對原熱處理工藝進(jìn)行改進(jìn)，將透燒階段的溫度由 500℃提升至 840℃，淬火溫度由 810℃降低到 780℃，油溫由 80℃提高到 100℃。改進(jìn)工藝后，錐齒輪淬火應(yīng)力減小的同時(shí)，齒形變化和平面度誤差都大大降低。謝飛等人[33]對汽車齒輪進(jìn)行等溫正火處理，研究等溫正火對變形的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，齒輪毛坯經(jīng)普通正火處理后內(nèi)部產(chǎn)生非平衡組織，在影響機(jī)械加工性能的同時(shí)，也加劇了滲碳淬火后的變形情況，而毛坯經(jīng)過等溫正火處理后獲得的組織均勻，硬度波動(dòng)范圍小于 25HB

【參考文獻(xiàn)】：
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本文編號：2904599