保证花键合格的一种办法

浙江双环传动股份有限公司工艺部（台州 317600） 严 亮

浙江双环传动股份有限公司六分厂（台州 317600） 郝丰林 赵俊飞

汽车齿轮的花键孔，经过热处理后总会产生某种程度的变形，这是不可以避免的，重要的是如何将其变形修复或控制在允许的范围内。各个公司都有自己的方法，下文主要介绍我公司采用感应正火达到花键变形合格的方法。

1.保证花键变形后合格的措施

对于齿轮花键热处理后变形，一般都采取以下的措施：

（1）选择淬透性低、淬透性带窄的材料。

（2）对于材料下料，一般选择锯床下料。

（3）锻造的流线要均匀、对称。

（4）锻造后的毛坯，采用等温正火。正火后的组织、硬度要在合格范围内。

（5）毛坯采用调质，保证变形均匀。

（6）采用冷热加工配合，找到合适的拉刀尺寸。保证拉刀的进刀方向，一般从薄弱的位置入刀。

（7）优化渗碳工艺参数，包括渗碳温度、渗碳时间、碳势、淬火温度、淬火油、淬火油温、搅拌、清洗时的温度。

（8）渗碳时，加补偿块，孔中塞蓄热棒，支撑工装，花键的两端密封，阻止渗碳。

（9）键淬火时加模芯淬火，以限制变形。

花键变形后一般采用：对于渗碳后的花键一般采用镀金刚粉的推刀修正，对于M值修正，推刀的寿命较长，对于大径寿命较低；采用酸蚀的化学方法修正；留有余量通过硬拉，保证花键合格；也有采用感应加热，然后放入模芯，限制冷却收缩，达到修正花键的目的；对于花键没有渗碳，可以采用拉刀复拉，或者推刀修正。

对于这些方法，有的不好操作，易产生废品；有的投资太大，生产周期太长。

2.感应正火改善花键变形

我公司在开发一款新变速器产品时，有一个齿轮产品如图1所示，要求热处理后大径公差在0.03mm以内。试制时检测锥度就有0.035～0.065mm，我们只有通过热后推花键，要用2～3把推刀，费用很高。

该产品花键小端收缩，试探采用感应正火的方法来改善，达到花键变形合格。于是对于粗车的毛坯采用感应正火和感应调质处理，各做了6件。感应正火的硬度在160～255HBW；感应调质的工件硬度在20～25HRC。对工件的内孔检查，发现收缩0.005～0.02mm，变化不大。毛坯精车后拉花键制齿。热处理时考虑产品较重，采用表1的装夹方式。合格的4件符合图样要求，感应正火见图2、图3，装夹见图4。

图1

表1 装夹方式及检测结果

图2

图3

图4

根据热处理后的结果，我们认为此措施可能是解决这类齿轮花键变形的一种方法。于是我们重新正火了90件毛坯，采用同样的热处理方法，热处理后的产品完全合格。为了找出原因，对其正火的组织、硬度进行检查，并与毛坯件进行比较，见图5～图8，硬度见表2。

图5 毛坯内孔 500×

图6 毛坯外圆 500×

图7 感应正火后内孔 500×

图8 感应正火后外圆 500×

表2 硬度梯度检测

正火位置渗碳后的组织见图9～图11。外圆及花键齿根硬化层见表3。对于花键和花键齿根就是内孔部分。

图9 渗碳外圆 500×

图10 渗碳花键节圆 500×

图11 渗碳花键齿根 500×

表3 渗碳后硬化层检测

3.结果分析

根据检测结果可见，与正常渗碳的硬化层及金相没有太大的区别，该产品要求硬化层0.4～0.7mm，产品正常硬化层在0.52～0.63mm。

根据结果分析：感应正火就是细化组织，消除加工应力。通过金相组织和硬度的检测可以看出，外圆的硬度高，组织细化，这样外圆的强度就高；正火时内孔的温度低，硬度也低，组织看起来也没有太大的变化。这样加工感应正火产品的花键时，由于外圆硬度高，强度高，花键尺寸回复小，热处理后花键的变形也小。还有一个原因可能是，毛坯进行感应正火后，由于感应加热速度快，奥氏体晶粒细化，这样再渗碳有降低渗层的作用，从一定程度上说，也减少了花键的变形。

感应正火特别适合这种有凸台的产品，对于其余的花键类产品，效果不是很明显。通过毛坯感应正火达到变形合格，减少了工人的劳动强度，为企业创造了效益。