錐齒輪是機械行業(yè)中重要的零部件,廣泛用于大型設備及精密儀器中,加工質量的好壞直接影響使用性能。因其結構復雜,精度要求較高,淬火過程中常出現嚴重變形（平面翹曲、內孔畸變、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。隨著計算機技術的快速發(fā)展,研究人員廣泛采用有限元模擬技術研究淬火變形問題。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行模擬,探究冷卻過程的溫度場、應力場變化規(guī)律。通過優(yōu)化淬火工藝參數,模擬壓力淬火,提出合理的控制錐齒輪淬火變形方案。基于傳熱學基本原理和熱彈塑性理論內容,確定了淬火模擬過程所需的性能參數。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力分布情況。由溫度場、應力場相互作用規(guī)律可知,內外溫差過大、各部位冷速不均勻造成了局部應力集中,并且冷速不均導致組織轉變的不同步,兩方面原因使錐齒輪變形過大。改變淬火工藝參數（淬火介質,淬火溫度和淬火介質溫度）、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、內孔畸變和齒形變化。模擬結果表明,以20號機油為淬火介質,淬火溫度為840℃,油溫... 

【文章來源】：哈爾濱工程大學黑龍江省 211工程院校

【文章頁數】：87 頁

【學位級別】：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生機制進行淬火熱處理，目的是將過冷奧氏體轉變?yōu)橛懈邚姸群陀捕取ｅF齒輪滲碳淬火后，其表面的殘余奧氏體，其結果是表面獲得高強度、高的塑性和韌性，從而達到整體強韌結合良好，藝作為齒輪熱處理過程的關鍵一步，其中包含相變的過程，所以引起變形的因素多而復雜，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據支撐，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行研究，總結了熱處理工藝參數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，認為選取合理的淬火介質、保溫時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 鋼螺旋傘齒輪經碳氮共滲油冷后的畸變問題，對比油冷和風冷后的組織及力學性能，發(fā)現經碳氮共滲風冷后效果更佳，能夠減小變形程度。因此提出了碳氮共滲風冷淬火新工藝，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，經原始工藝熱處理以后，對齒輪進行接觸區(qū)和平面度的檢驗，對齒形變化進行了檢測。得出齒形變化是在拉應力作用下產生的，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行改進，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℃。改進工藝后，錐齒輪淬火應力減小的同時，齒形變化和平面度誤差都大大降低。謝飛等人[33]對汽車齒輪進行等溫正火處理，研究等溫正火對變形的影響。結果發(fā)現，齒輪毛坯經普通正火處理后內部產生非平衡組織，在影響機械加工性能的同時，也加劇了滲碳淬火后的變形情況，而毛坯經過等溫正火處理后獲得的組織均勻，硬度波動范圍小于 25HB

【參考文獻】：
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本文編號：2904599