汽车变速箱齿轮常用材料及焊接性.doc

汽车变速箱齿轮常用材料及焊接性

广西轻工业GUANGXIJOURNALOFLIGHTINDUSTRY化工与材料2010年7月第7期总第140期【作者简介】李波女广东湛江人广东海洋大学讲师研究方向工程图学、焊接工艺及设备。引言齿轮是传动机械中不可缺少的零部件我国传统的加工工艺是花键连接通过铣与滚压工艺加工成型将毛坯加工成比较精密的渐开线花键。采用激光焊接技术进行齿轮总成的连接可提高变速器齿轮的产品精度简化产品结构及制造工艺能方便地满足产品开发与试制中零部件结构的不断调整及样件制造的需要并有利于设计人员对产品结构进行合理布局不断提高产品开发与制造水平同时由于激光焊接的齿轮件结构紧凑精度和可靠性提高这就减少了车辆的故障率并提高了车辆的操纵灵活性提高了产品信誊。这种技术的生产效率高具有较好的应用效果12。本文主要分析了汽车变速箱齿轮常用材料及焊接性为汽车变速箱齿轮激光焊接相关设计奠定基础工作。汽车变速箱齿轮常用材料齿轮钢品种繁多世界各国都根据使用性能要求和本国的资源条件以及钢铁工业和汽车工业的发展情况不同建立了各自的齿轮用钢系列。如德国采用Mn-Cr系列钢16Mn-Cr520MnCr525MnCr527MnCr5日本应用Cr

SCM415HSCM420H美国采用Cr-Ni-Mc系钢系钢SCr415HSCr420HIICr-Mo系钢

SA国采用Cr-Ni系钢19CN5Cr-Mo系钢20CD427CD430CD4我国多年来大量使用的是20CrMnTi齿轮钢品种单一改革开放后汽车工业从不同国家引进了多条生产线相应地引进了许多齿轮钢号逐步开发使用Cr系、Mn-Cr系、Cr-Mo系、Cr-Ni-MoCr-Mn-B系齿轮钢。在我国现执行的GBPT3077-1999《合金结构钢技术条件》中有部分钢种用于齿轮用钢其中以20CrMnTi4020Cr和20CrMo为主导品种20CrMnTi用量最大。该钢现在在应用上存在许多异议该钢中钦的存在虽有使基体晶粒细化的作用却常伴有“污染”之虞即当钦含量超过其在该钢液态溶解度时会析出大颗粒多棱角的TiN质点该质点在正常的热处理条件下难以溶于奥氏体中而成为疲劳裂纹源其危害比氧化物火杂还严重。在冶炼时所产生的“TiN”不变形火杂物比基体硬影响加工精度在使用时会形成疲劳源影响齿轮的疲劳寿命故属淘汰钢种。当钦含量不高时虽液态钢不会析出TiN却由于Ti在奥氏体中的固溶度很小会在高温的固态下析出其颗粒仍然比较粗大。南京汽车制造厂在齿轮的台架试验中就曾多次发生由于齿轮内孔边缘产生疲劳裂纹而导致齿轮失效的实例经分析为TiN火杂物积聚所致。为此发达国家在汽车齿轮钢中早已禁止加钛我国对无钛新型汽车齿轮钢的开发研制业已引起高度重视。主要通过两种措施减少TiN的形成机会。一是尽量降低Ti含量并通过精炼喂Ti线工艺替代原来直接加块状合金提高Ti收得率把Ti成分控制在很窄范围内。二是保证连铸钢液脱氧良好连铸过程采用全过程保护浇注尽量避免与大气接触以减少钢液吸氮。汽车齿轮用钢不但要有良好的强韧性、耐磨性能很好地承受冲击、弯曲和接触应力而还要求变形小、精度高。齿轮的生产和加工工艺除了一般的淬火、回火热处理外还采用渗碳淬火、氮化处理、高频淬火等多种表面硬化处理。齿轮制造对齿轮钢的技术要求主要有1足够的心部淬透性和良好的深层淬透性确保齿轮渗碳淬火时渗层和心部不出现过冷奥氏体分解产物2齿轮渗碳淬火后变形小免去或减少磨削加工降低运行噪音3良好的成形性4良好的可热处理性。钢的淬透性是指奥氏体化后的钢在淬火时获得马氏体的能力。对钢进行淬火希望获得马氏体组织但一定尺寸和化学成分的钢件在某种介质中淬火能否获得全部马氏体组织取决于钢的淬透性。一汽集团公司近几年来开发的9t、16t、30t系列载重卡车投放市场以来变速箱齿轮及后桥主、从动齿轮均出现过打齿现象。综合分析认为齿轮的渗碳有效硬

化层浅、芯部硬度低是造成齿轮失效的主要原因。而作为20CrMnTi材料来讲其淬透性范围比较宽当其淬透性处于下限时对于模数大的后桥齿轮就无法保证其淬透性。公司设计部门借鉴口本等发达国家的经验决定将此系列车型后桥齿轮、变速箱齿轮材料改为22CrMo20CrMo即相当于日本材料SCM822HSCM820H。据近年来我国齿轮钢的生产情况其中20CrMnTi钢近期仍然是主要产品占齿轮钢总产量的一半新引进牌号Cr-Mo系、Mn-Cr系、Cr-Ni-Mo系、Cr-Mn-B系齿轮钢产量也逐渐上升。用于激光焊接的齿轮材料以低碳钢和低碳合金钢为宜含汽车变速箱齿轮常用材料及焊接性李波广东海洋大学工程学院广东湛江524088【摘要】目前汽车齿轮的激光焊接技术日益引起广泛重视在分析汽车变速箱齿轮常用材料基础上重点研究了汽车变速箱齿轮常用材料的焊接性指出了变速箱齿轮常用材料于焊接影响并说明齿