齒輪是機(jī)械設(shè)備中的關(guān)鍵零件，要求齒輪既具有優(yōu)良的耐磨性，又要具備高的抗接觸疲勞和抗彎曲疲勞性能。在齒輪的加工過(guò)程中，熱處理工藝是非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。先進(jìn)的齒輪熱處理變形技術(shù)具有優(yōu)質(zhì)、節(jié)能、降耗、高效、低成本的特點(diǎn)。因此，為了盡量減少因?yàn)辇X輪熱處理變形超差造成的不必要損失，降低企業(yè)必要的生產(chǎn)成本，采用合理的措施對(duì)齒輪的熱處理變形技術(shù)進(jìn)行最小化控制就顯得尤為重要。
齒輪類零件是減速機(jī)的重要組成部件，它們質(zhì)量的優(yōu)劣，直接影響減速機(jī)的使用壽命和安全生產(chǎn)。齒形加工后進(jìn)行熱處理的目的， 主要是提高輪齒工作面的硬度、工作強(qiáng)度及耐磨性。當(dāng)前，齒輪質(zhì)量的優(yōu)劣直接關(guān)系到整個(gè)設(shè)備的使用壽命。因此，在熱處理工藝過(guò)程中齒輪類零件極易產(chǎn)生變形，需要精心操作，提高加工質(zhì)量，減小熱處理變形是降低成本提高生產(chǎn)率的重要手段。
1.1 齒輪的形狀
由于齒輪加工形狀不一，嚴(yán)重影響和制約齒輪加工質(zhì)量的瓶頸出現(xiàn)在毛坯鍛造工藝和熱處理工藝，其中尤以熱處理工藝為重。一是圓環(huán)類齒輪。主要是車橋中盆橋齒和主動(dòng)減速齒輪，這兩種齒輪在滲碳淬火中的主要問(wèn)題是端面翹曲變形和安裝平面上多個(gè)螺紋孔的位置度變化，其中后者主要表現(xiàn)為內(nèi)孔橢圓度超差。如果變形量過(guò)大，在齒面精加工過(guò)程中，存在單側(cè)輪齒磨不起來(lái)而發(fā)生廢品。或是齒形齒向在精磨中發(fā)生改變，使得接觸區(qū)偏向一邊，影響接觸區(qū)位置，達(dá)不到要求。二是軸類齒輪。軸齒類的變形主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面 ：一方面是齒跳 ；另一方面是齒形、齒向變化。軸類產(chǎn)品滲碳淬火后要進(jìn)行校直才能進(jìn)行齒形齒向的檢測(cè)。
1.2 齒輪材料
在齒輪選材正確的前提下，原材料的純潔性、均勻性、淬透性是影響滲碳淬火齒輪變形的主要因素。原材料質(zhì)量的優(yōu)劣，對(duì)變形也有很大的影響。如若組織粗大、帶狀組織嚴(yán)重等熱處理變形較大。因此，即使是同種材料不同爐號(hào)的材料，其變形也是不一樣的。由于原材料淬透性不同，導(dǎo)致了淬透性帶寬的不同，滲碳淬火后的組織就會(huì)出現(xiàn)差異，變形也就不一樣。如果進(jìn)廠鋼材的淬透性每批都不一樣且波動(dòng)很大，即淬透性帶寬過(guò)寬，必然會(huì)導(dǎo)致齒輪熱處理變形無(wú)規(guī)律。
1.3 工藝技術(shù)
一是淬火溫度的影響。滲碳淬火工藝的優(yōu)點(diǎn)是發(fā)展的已經(jīng)很成熟、應(yīng)用也比較廣泛、成本相對(duì)較低等。淬火溫度對(duì)熱處理變形有一定影響，因此在生產(chǎn)過(guò)程中要嚴(yán)格控制，滲碳淬火工藝中對(duì)齒輪熱處理變形的影響主要有裝夾方式、滲碳處理的溫度、升溫的速度、淬火的溫度、淬火介質(zhì)的選擇等。二是在氣氛爐中，齒頂?shù)母畹臐B層使齒頂膨脹、脹大，影響工件形狀精度或改變齒輪的幾何外形。如果齒輪沒(méi)有后續(xù)磨削加工，例如，成型齒輪一般就不要，這樣的結(jié)果會(huì)導(dǎo)致不得不使用特殊的機(jī)加工設(shè)備進(jìn)行切削和剔齒以補(bǔ)償變形。
2.1 激光熱處理技術(shù)
激光熱處理是利用高功率密度的激光束對(duì)金屬進(jìn)行表面處理的方法，它可以對(duì)材料實(shí)現(xiàn)相變硬化（或稱做表面淬火、表面非晶化、表面重熔粹火）、表面合金化等表面改性處理。激光熱處理技術(shù)具有局部淬火精確均勻、淬火后材料變形量小、表面質(zhì)量變化小等優(yōu)點(diǎn)，很多已經(jīng)在材料熱處理上廣泛的應(yīng)用和推廣，但由于汽車模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜、曲面較多、淬火軌跡多變，目前國(guó)內(nèi)激光淬火過(guò)程中的手動(dòng)采點(diǎn)記錄后進(jìn)行簡(jiǎn)單編程的方式。由于激光功率密度高，與零件的作用時(shí)間很短（10-12 秒），故零件的熱變形區(qū)和整體變化都很小。故適合于高精度零件處理。激光在大型機(jī)車制造業(yè)已被采用，大大提高了機(jī)車壽命，主要是機(jī)車大型曲軸的激光和機(jī)車柴油機(jī)缸套和機(jī)車主簧片的激光。
2.2 等離子（弧）淬火技術(shù)
等離子弧表面淬火技術(shù)是近十年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一種具有良好應(yīng)用前景的新工藝，是采用氮等離子弧（即氮壓縮電弧）為能量射束對(duì)鋼鐵表面進(jìn)行掃描加熱，使其迅速達(dá)到相變溫度以上，靠自冷淬火。等離子弧淬火使被掃描表面產(chǎn)生了5μm 左右的波度，促使相互運(yùn)動(dòng)表面產(chǎn)生油楔作用，使邊界潤(rùn)滑向混合潤(rùn)滑狀態(tài)轉(zhuǎn)變，使摩擦因數(shù)降低，耐磨性提高。利用它在一些表面性能差和價(jià)格便宜的基材上形成表面合金層或改變其表層金相組織，可獲得滿足零件工況要求的功能表層，能取代零件昂貴的整體合金，節(jié)約貴金屬和戰(zhàn)略材料。
2.3 真空低壓滲碳
真空低壓滲碳可以大幅度降低生產(chǎn)成本和大幅度提高設(shè)備利用率。這是因?yàn)榈蛪赫婵諠B碳的氣氛非常簡(jiǎn)單，強(qiáng)滲期僅需乙炔或丙烷，擴(kuò)散期僅需氮?dú)猓覊毫Ψ浅５停虼耸褂脷夥盏某杀撅@著降低。隨著工業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展，對(duì)工件熱處理的要求也越來(lái)越高。低壓真空滲碳設(shè)備是與低壓真空滲碳技術(shù)同時(shí)出現(xiàn)，該類設(shè)備的突出特點(diǎn)是選擇的多樣性、具有多種用途和先進(jìn)的滲碳控制系統(tǒng)。低壓真空滲碳工藝的熱效率高，因?yàn)檎婵諠B碳爐的加熱元件和隔熱材料，例如，石墨氈、石墨板的熱容量與氣體滲碳爐的磚砌爐壁的熱容量比擬是很小的，低壓真空滲碳的氣體消耗量遠(yuǎn)小于氣體滲碳工藝的滲碳?xì)怏w消耗量。滲碳速度可以大幅度提升，使獲得同樣滲碳深度的時(shí)間大大縮短，有利于提高生產(chǎn)效率和降低生產(chǎn)成本。
總之，齒輪熱處理變形的情況很復(fù)雜，我們應(yīng)該依據(jù)具體情況具體分析并采取相應(yīng)的措施，努力排除或減弱不利因素的影響程度， 這也是減少齒輪熱處理變形的最有效方法。
