齒輪加工變形問題

發表時間:2021-09-24

一、齒輪加工變形問題

齒輪加工熱處理變形是一個不可逆的塑性變形,首先應該從應力與應變的關系入手。從金屬材料應力-應變曲線知道,金屬材料在外力作用下先有一個彈性變形,在彈性可逆變形過程中應力與應變保持單值線性關系,服從胡克定律。當外力增加到一定程度的時候,外力大于屈服材料發生塑性變形,塑性變形的的實質是晶體內部產生滑移,外力大于斷裂上線時材料就會斷裂。塑性變形的主要方式是滑移和孿生,主要特征是各晶粒變形的不同時性、不均勻性和各晶粒變形的相互協調性。熱處理變形因產生原因不同而有所不同,主要有復雜應力作用下應力值超過材料的屈服強度而產生的塑性變形,組織轉變時相變發生體積變形和淬火后回不穩定組織的時效變形。

不同應力狀態下材料屈服強度不同,并非材料性質變化而是材料在不同條件下表現的力學行為不同。只有當內應力遠遠小于鋼的脆斷強度時,可能不會產生開裂。在淬火冷卻過程中,Ms點以上的冷卻主要是受熱應力影響,因為此時沒有馬氏體相變,只有很少的珠光體或貝氏體轉變,所以相變組織應力很小,熱應力越大,變形也越大,這是因為此時材料基體處在奧氏體狀態,塑性較好,一般不會出現開裂現象,但對熱變形影響較大。開裂主要發生在Ms點以嚇溫度,內因是馬氏體塑性較差,外因是此時的內應力總和(即熱應力與組織應力疊加)大于材料脆斷強度。如果零件截面較大,淬透性又很好,能夠使零件內部也發生馬氏體相變,冷卻一段時間后心部開始轉變的時候,表層氏體轉變早已完成,于馬氏體轉變有體積膨脹傾向,隨著轉變量增加,心部對表層施加的應力越來越大,將表層脆性的馬氏體層脹開形成裂紋源,繼而擴展造成斷裂。

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