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轴承技术2010年第2期
齿圈淬火裂纹和变形的防治
(特大型轴承厂)李崇崇霍晓磊陈献成
摘要:分析了风电轴承齿圈表面淬火变形和裂纹的原因和防治方法。对淬火工艺改进,取
得了良好的效果。
关键词:风能轴承齿圈;热应力;变形;裂纹;整形
引言
样的。
风能轴承的最大的特点是高寿命、高可靠1.2齿圈表面淬火变形的危害
性,特别是齿圈表面淬火是对风电轴承工艺的1.2.1齿圈表面淬火变形造成齿圈椭圆超差,
最大挑战。经过工艺人员的努力,攻克了齿面造成下工序无法加工;或造成加工中滚道硬度
淬火的难关,保证了风电轴承的顺利下线。同偏低。
时,齿圏表面淬火的问题也随之而来,主要问1.2.2齿圈表面淬火,可能会造成齿形、压力
题是齿圈表面淬火的变形和裂纹。
角、齿厚和齿高等变形,最终影响齿轮的啮合,
1.齿圈表面淬火变形
导致产品无法使用。
1.1齿圈表面淬火变形的原因分析
1.3齿圈表面淬火变形的防治
齿圈感应加热表面淬火过程中,因温度和1.3.1齿圈表面淬火前,对齿圈进行整体加温
金相组织发生改变,会产生热应力和组织应并保温3个小时,消除前期加工中的切削应力,
力。齿轮在表面淬火后,其残余应力如图
降低冷加工产生应力对表面淬火的影响。
1.3.2对已经变形的齿圈采用加热整形法,通
过加热在组织内部产生新的热应力,与组织内
压应力拉应力
部的残余应力进行作用,使其重新分布,从而
硬化层
引起齿圈外形尺寸改变,达到整形的目的。
2齿圈表面淬火裂纹
2.1齿圈表面淬火裂纹的原因分析
齿面感应淬火时,由于加热不均,局部
过热造成硬化层深度不均,造成裂纹。
2.1.2在齿面淬火冷却过程中,齿根和齿顶处
截面尺寸相差较大,造成各截面尺寸不同部分
图1齿轮表面淬火后的残余应力
的冷却速度不一致,致使各部分马氏体转变温
度不同,产生很大热应力,造成裂纹。
由于齿圈内径受压缩应力的作用,导致表2.2齿圈表面淬火裂纹的常见形式及其防治
面淬火后内径收缩,引起齿圏变形,加之齿轮
时齿圈表面淬火前,通过感应器对齿面进
结构的特殊性,淬火后的变形倾向也是多种多
(下转第6页)
体, XUCLULL.cCm
轴承技术2010年第2期
图421#工艺硬化层形状
图522#工艺硬化层形状
2试验结果分析
3结论
由表2得知11#、12排工艺试验,有效硬化
改进后的感应器(双匝导磁体)使感应淬
层深度小于3.5mm,满足不了工艺要求。由表火硬化层深度明显增加,50Mn钢制转盘轴承
3得知21#22#工艺试验,有效硬化层深度大于采用双匝导磁体感应器进行中频淬火后有效
5mm能够满足工艺要求。因为单匝导磁体硬化层深度可以增加1m以上,完全能够满足
感应器铜管B1仅对工件起到预热作用,温度工艺要求,达到了提高产品质量的目的。
很低,只有靠A1铜管进行加热,而双匝导磁体
改进后的感应器可将其推广和应用在其
感应器铜管A2、B2能够同时起到加热作用,当他型号的产品上,以带动我公司整体感应淬火
采用相同的中频淬火工艺时,双匝导磁体感应零件的质量提升,并大大降低生产成本,提高
器可以使工件获得更多的热量,加热层深,从公司产品的利润和市场竞争力。
而使冷却后的有效硬化层深度增加。
(上接第12页)
行预热,温度260~300℃,速度为正常淬火速间,及时回火
度的2~4倍,可有效地消除齿轮内应力,从而
图c为沿齿沟淬火时在出口处温度偏高,
避免裂纹的产生。图2为齿图表面淬火裂纹的冷却速度加快造成裂纹;可通过改变感应器行
主要形式。
程和消除端面锐边避免裂纹;
图d为沿齿沟淬火时,感应器温度偏高,冷
却激烈造成裂纹;可通过改进感应器精度和改
进靠模裝置,使上温均匀避免裂纹
图a
图b
图c
图e为最常见裂纹情况,是沿齿沟迮续淬
火时齿顶处温度偏高,冷却过急造成裂纹;可
通过缩小感应器形状,增大偶合间隙,打磨倒
角消除裂纹
图f为沿齿沟淬火时温度过高,冷却过急
图d
图
图f
造成齿面龟裂。
3结论
图2齿圈表面淬火裂纹的主要形式
通过对风电轴承投产以来产生的溶火裂纹和
图a、b为包齿淬火时,齿顶温度过高,冷却变形的总结和分析,积累了充分的操作经验,对公
过于激烈造成裂纹;可通过改进工艺参数,控司风电轴承齿圈的淬火工作起到了极大的推动作
制加热温度,采用缓和冷却介质,控制喷水时用,保证了公司风电产品的质量和产量。