20CrMnTi鋼滲碳齒輪軸軸熱處理工藝及切削加工刀具參數 

 若遇到齒輪軸淬火后太硬 車不動問題 歡迎技術咨詢 15638121553 吳百利 鄭州華菱市場部

 摘要：通過對齒輪軸軸工作條件的分析，提出工藝要求并選定材料為20CrMnTi。然后通過鍛造.940±10℃正火.900~920℃滲碳+淬火以及180±10℃回火等一系列工藝，最終得到滿足工藝要求的齒輪軸軸。

前言：減速箱上的一些零件既要求表面有較高的硬度，保持高的耐磨性，又要求零件的心部有較高的韌性，以確保整個零件獲得足夠大的強度，因此該零件大多采用低碳鋼或低碳合金鋼制造。齒輪軸軸是減速箱結構中的重要零件，擔負著傳遞動力`改變運動速度和運動方向的任務。根據齒輪軸軸工作的特點，應選用低碳合金鋼或中碳鋼等，齒輪軸軸經過正火或調質，最后進行滲碳或化學熱處理，既保證了齒輪軸區基體組織的綜合力學性能，又增加了齒輪軸軸的耐磨性`抗咬合性，提高了齒輪軸軸的疲勞強度和沖擊韌性，延長了齒輪軸軸的使用壽命。

一．齒輪軸軸工作條件和性能要求

減速箱中齒輪軸軸，擔負著傳遞動力`改變運動速度和運動方向的任務。在速度變化和承受載荷時通常受到彎曲應力，摩擦應力，扭轉應力等。與齒輪軸配合帶動其它機件運動和向外輸出動力（功率）。

對于軸部分來說，傳遞動力過程中主要承受彎曲——扭轉載荷和一定的沖擊載荷的作用，要求有較高的靜扭轉強度和扭轉疲勞壽命，良好的耐疲勞性能及沖擊韌性。通常在齒輪軸和軸的交界部位會產生應力集中，在長期的運轉和工作當中，在應力集中區易產生疲勞破壞，因此，彎曲和疲勞斷裂是齒輪軸軸的主要破壞形式。[4]

對于齒輪軸部分來說，其工作時通過齒面的接觸來傳遞動力，其承受主要載荷作用在齒輪軸牙頂上，而齒根受到彎曲應力的作用，其周期性的變化應力使牙齒疲勞斷裂或脆性折斷，而齒面受到接觸應力的作用，在壓力過大而潤滑又不充分時易發生粘著磨損，嚴重的會使齒面撕裂，因此受力狀態十分復雜，必須經過化學熱處理才能滿足其工作要求。

對要求表面硬度高，而心部具有良好韌性的工件，如齒輪軸，齒輪軸軸，活塞銷，以及其它軸類零件，一般采用低碳鋼加工成型后對其進行滲碳處理。在工作過程中齒面的磨損最大，而且齒根承受變載后的沖擊及周期性交變彎曲載荷，使用過程中有時出現脆性斷裂或疲勞斷裂，工作齒面受到較大的脈沖式接觸壓應力及摩擦應力作用，在傳遞動力的過程中既有滾動也有滑動，加上外來硬質點的磨損，因而會造成接觸疲勞麻點急深層的快狀剝落，另外在承載時受到變動的載荷扭矩和沖擊作用，使齒端損壞。歸納起來有三種應力的作用，即彎曲應力，摩擦應力和接觸應力。

齒輪軸的主要失效形式為斷齒、磨損、疲勞斷裂及齒面蝕坑等，一般具體表現如下。

①齒輪軸齒面磨損。是指在咬合過程中，齒面上會產生很大的壓強，使其表面發生了塑性變形而變得凸凹不平，金屬之間發生接觸和黏合，齒輪軸在滑動過程中，二者之間產生磨損，因此又產生了新的摩擦力，齒面磨損是齒輪軸面相互摩擦的結果。

②彎曲疲勞斷裂。是齒輪軸咬合在齒根部會受到最大振幅的脈動作用，或交變彎曲應力的作用，造成齒部的斷裂。

③齒面磨損斷裂。齒輪軸在工作過程中，由于齒面上的接觸應力超過了材料本身的疲勞極限強度，會產生接觸疲勞斷裂。

④表面麻點剝落、淺層剝落和深層剝落等。[6]

綜上所述，齒輪軸軸應具有以下的力學性能：

具有足夠的強度，減少軸頸的翹曲變形，提高自抗震能力。

表面有高的硬度`彎曲疲勞強度`扭轉強度和耐磨性。

良好的抗疲勞強度和沖擊韌性，心部有最佳的強度和沖擊韌性。

從齒輪軸軸的工作條件來看，在耐磨性`疲勞強度與心部強度`沖擊韌性等方面配合要求比較高，在某種程度上高頻淬火或調質很難滿足使用要求，而滲碳鋼經過滲碳`淬火和低溫回火就能很好的保證工作的需要。因此，對齒輪軸軸進行表面處理，可提高表面硬度和耐磨性，同時耐腐蝕和疲勞強度明顯提高。

齒輪軸軸滲碳的技術要求：表面含碳量為0﹒8﹪~1﹒05﹪，滲碳層厚度為0﹒9㎜~1﹒3㎜，滲碳淬火表面硬度不小于58~63HRC；低溫回火表面硬度為58~64HRC，心部硬度為32~45HRC；變形量小和心部組織符合要求。

加工20crmnti齒輪軸（淬硬鋼，淬火料，20crmnti齒輪軸）的專用刀片切削參數

加工20crmnti齒輪軸（淬硬鋼，淬火料，20crmnti齒輪軸）的專用刀片、立方氮化硼專用刀片----BN-S20和BN-H20牌號，分別用于粗加工和精加工。該兩種牌號車刀能有力的提高加工效率，節約生產時間，減少生產成本。該專用刀片也可車加工、銑削，鏜加工調質鋼、氮化鋼、氮化件、滲碳20crmnti齒輪軸（滲碳20crmnti齒輪軸件）、熱處理后的高硬度20crmnti齒輪軸（熱后加工，熱后硬加工）、模具鋼（淬火后或調制后的）、20CrMnTi、SUJ2高碳鉻軸承鋼，Cr12MoV、硬度值在HRC45以上（HRC58，HRC62，HRC60，HRC65等更高硬度的）20crmnti齒輪軸件。

       20crmnti齒輪軸時有以下特點：(1)硬度高、強度高，幾乎沒有塑性：這是20crmnti齒輪軸的主要加工削特點。當20crmnti齒輪軸的硬度達到HRC50～60時，屬于最難加工的材料。(2)切削力大、切削溫度高：為了改善切削條件，增大散熱面積，專用刀片選擇較小的主偏角和副偏角。這時會引起振動，要求要有較好的工藝系統剛性。(3)不易產生積屑瘤：20crmnti齒輪軸的硬度高、脆性大，加工加工易產生積屑瘤，被加工表面可以獲得較低的表面粗糙度。(4)刀刃易崩碎、磨損：由于20crmnti齒輪軸的脆性大，車加工屑與刀刃接觸短，切削力和切削熱集中在專用刀片刃口附近，易使刀刃崩碎和磨損。(5)導熱系數低：一般20crmnti齒輪軸的導熱系數為7.12 W/(m?K)，約為45號鋼的1/7。由于20crmnti齒輪軸的導熱系數低，切削熱很難通過切屑帶走，加快了專用刀片磨損。

華菱超硬刀片20crmnti齒輪軸時的切削參數

1）用華菱超硬刀片精20crmnti齒輪軸時：淬硬工件硬度高于45HRC，效果最好，工件硬度越高，切削線速度宜取低值，如車硬度為70HRC的工件，其切削速度宜選用60-80m/min；通常在切削硬度為HRC55～65的材料時，超硬專用刀片的切削速度應在50～120m／min。銑削時的Vc=100～160m/min，每分鐘進給量Vf=70～160mm/min；鉸削時Vc= 60～130m/min，ap=0.1～0.2mm，f=0.07～0.2mm/r。

2）淬硬工件大余量加工時：由于淬火變形等其他原因，當淬硬工件車加工余量大于1mm時；專用刀片的切削阻力是精加工時的6-9倍。這時采用較小的進給量來降低切削阻力是最有效的辦法；如果是對20crmnti齒輪軸進行斷續切削加工，線速度設為精加工的2/3為佳;華菱BN-S20可以實現大縱深加工的同時，亦可承受間斷切削加工的沖擊。

3）當精車20crmnti齒輪軸的切深在0.1～0.3mm，進給量在0.05～0.025mm/r，精車后的工件表面粗糙度為Ra0.3～0.6μm，尺寸精度可達0.013mm。若能采用剛性好的標準數控車床加工，專用刀片的剛性好和刃口鋒利，則精車后的工件表面粗糙度可達Ra0.3μm，尺寸精度可達0.01mm，可達到用數控磨床加工的水平。

廠家直銷質量三包購買時請認準加工20crmnti齒輪軸專用專用刀片BN-S20牌號和BN-H20牌號超硬專用刀片，質量三包全程技術服務，華菱超硬華菱超硬專用刀片與其他材質專用刀片和同類產品相比有吃刀量大、抗沖擊性能好，高耐磨性，壽命長等優點，歡迎垂詢，前期溝通如何是選擇適用專用刀片的重要步驟。 

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20CrMnTi鋼滲碳齒輪軸軸熱處理工藝及切削加工刀具參數