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。如果變形量過大，在齒面精加工過程中，存在單側(cè)輪齒磨不起來而發(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，即淬透性帶寬過寬，必然會(huì)導(dǎo)致齒輪熱處理變形無規(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)是近十年來發(fā)展起來的一種具有良好應(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。
