大型齒輪圈是焊接重載齒輪的外圓工作部分，由于缺少內(nèi)部支撐，該齒輪圈在滲碳淬火熱處理過程中會出現(xiàn)明顯的尺寸和形狀變化，而滲碳層的加工余量很小，給機(jī)械加工造成困難。鞏義乾之元就生產(chǎn)現(xiàn)場中出現(xiàn)的熱處理畸變及預(yù)防措施作必要的分析。
　大型齒輪圈結(jié)構(gòu)和熱處理技術(shù)要求
    齒輪圈結(jié)構(gòu)及加工工序大型齒輪圈的齒頂外圓尺寸<2000～<2500mm，圈厚240mm.形狀基本對稱，質(zhì)量達(dá)4～5t.其傳動功率非常大，變速精確，動力傳遞有較大的沖擊現(xiàn)象。
　　為防止齒輪齒根斷裂、表面硬化層壓碎和齒面剝落，對齒面進(jìn)行510～515mm的深層滲碳，以提高其接觸疲勞強(qiáng)度和彎曲疲勞強(qiáng)度。
　　加工工序：①齒輪圈一般采用20CrMnMo或17CrNiMo6鋼錠鍛造（3鐓3拔→沖孔→芯軸擴(kuò)孔）→組織正�；�（正火 回火）→粗加工→滲碳熱處理。
　�、趯�齒輪圈與ZG3102570鑄鋼輪轂堆焊組合成大型重載齒輪→去應(yīng)力退火→焊縫探傷→精加工。
　　 熱處理特點(diǎn)（1）要求對齒輪圈進(jìn)行長時(shí)間齒面高溫深層滲碳，空冷后高溫回火，然后淬火再回火。
　�。�2）齒輪http://solaimi.cn圈熱容量大，加熱和冷卻時(shí)間較長。淬火時(shí)表面淬硬層深能達(dá)到15～20mm（50馬氏體和50非馬氏體），中心部分未淬硬。熱處理主要控制齒頂部尺寸和齒面的畸變，以保證齒的法線尺寸及嚙合精度。
　　2大型齒輪圈的畸變特點(diǎn)及分析大型齒輪圈的畸變特點(diǎn)以20CrMnMo鋼3個(gè)規(guī)格（原尺寸2375mm、2165mm和2040mm）的兩個(gè)齒圈淬火前后的尺寸進(jìn)行對照，每個(gè)齒圈以60°為分界線測量3個(gè)尺寸，由數(shù)據(jù)可以看出熱處理畸變主要來源于滲碳工序的上小下大的錐形畸變，以及淬火回火工序的外圈長大和圈的橢圓畸變。
　　 大型齒輪圈的畸變分析及防止畸變的措施（1）錐度：自重加上長時(shí)間高溫滲碳引起蠕變，導(dǎo)致齒輪圈滲碳后上小下大產(chǎn)生錐形畸變。
　�。�2）膨脹度：在滲碳和空冷階段，加熱及冷卻速度慢，前后組織構(gòu)成大致相同（滲碳和殘余應(yīng)力引起的體積和形狀變化可忽略），除錐度變形外，齒輪圈尺寸基本未發(fā)生改變。外圈長大主要發(fā)生在淬火工序：①盡管齒輪圈淬硬層有限，但是其表面積非常大，表層用時(shí)無煙霧產(chǎn)生，有效保護(hù)了環(huán)境，提高了產(chǎn)品的合格率和生產(chǎn)效率，降低了工人的勞動強(qiáng)度，節(jié)約了能源。
　　轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體的金屬量依然很大，淬火后體積發(fā)生膨脹。②淬火過程中因外圓和內(nèi)圓的面積和圓周曲率不同，且熱收縮和相變膨脹的方向相反，產(chǎn)生齒圈外膨的徑向力和切向力。③滲碳降低了齒面的Ms點(diǎn)，外表層的奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體時(shí)間較內(nèi)表層遲。在回火工序，外表層的淬火馬氏體轉(zhuǎn)變成低碳馬氏體 ε2碳化物引起的收縮與殘留奧氏體轉(zhuǎn)變引起的膨脹相互抵消，外觀上看不出變化。以上因素綜合作用的結(jié)果，齒頂部尺寸會增加4～5mm.齒輪圈的直徑和圈的厚度直接影響膨脹尺寸。在實(shí)際生產(chǎn)中，對于<2000～<2500mm齒輪圈，一般將圈的厚度規(guī)定為240mm，按直徑大小根據(jù)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，預(yù)留4～5mm的膨脹余量以保證精度。
　�。�3）橢圓度：材質(zhì)不均勻，加熱和冷卻不當(dāng)，造成熱處理時(shí)不均勻脹縮，不對稱畸變，形成橢圓。淬火取下限溫度及降低Ms以下的冷卻速度可減少橢圓度。