據(jù)悉,三聯(lián)齒輪油泵齒輪的離子滲氮溫度為500~510℃,滲氮時(shí)間24h。從熱處理工藝整體設(shè)計(jì)分析,并結(jié)合了前期調(diào)質(zhì)處理的工藝,經(jīng)離子滲氮后的齒輪基體硬度不會(huì)減低。
但是,在齒輪油泵齒輪生產(chǎn)實(shí)踐中發(fā)現(xiàn),離子滲氮后仍然有少量齒輪的基體(非滲氮區(qū))硬度偏低,個(gè)別齒輪甚至低于心部硬度技術(shù)要求,表明爐里面局部區(qū)域的離子滲氮溫度較高。離子滲氮工件的加熱原理是正離子于電場作用下加速射向陰極工件,并在陰極位降區(qū)域內(nèi)多次進(jìn)行碰撞中性粒子,使之具有與正離子相近的能量,工件受這些高能粒子的猛烈轟擊,加熱升溫。當(dāng)齒輪的局部區(qū)域被高能粒子猛烈轟擊時(shí),該區(qū)域的溫度將顯著升高。
例如,某爐有387件用于等離子滲氮的齒輪。齒輪的加載方式為,每個(gè)堆疊20件。滲氮后,對(duì)非滲氮表面進(jìn)行整體硬度檢測,發(fā)現(xiàn)少量齒輪基體硬度降到20~24hrc。在距陰極盤邊沿35~40mm的位置,齒輪非滲氮面未發(fā)現(xiàn)硬度降低現(xiàn)象,2號(hào)位置(距陰極盤邊沿8~10mm)發(fā)現(xiàn)8件齒輪非滲氮面硬度減低,3號(hào)的位置發(fā)現(xiàn)有17件齒輪產(chǎn)生非滲氮面硬度降低。理論分析認(rèn)為,其原因是離子滲氮的過程之中,產(chǎn)品的局部溫度偏高。因此,生產(chǎn)三聯(lián)齒輪油泵齒輪中要從以下幾個(gè)方面來防范滲氮溫度不均的問題:
?。?)產(chǎn)品裝爐要注意均勻,對(duì)于小件(φ60mm以下)而言,距離陽極越近,溫度越會(huì)偏高。陽極附近即陰極盤邊沿50mm以內(nèi)溫度較高。40Cr鋼經(jīng)過調(diào)質(zhì),硬度為27~30HRC,離子滲氮后該區(qū)域產(chǎn)品硬度降到22~24HRC(非滲氮區(qū),被屏蔽)。根據(jù)該數(shù)據(jù)利用40Cr鋼傳統(tǒng)調(diào)質(zhì)工藝分析認(rèn)為該部分齒輪進(jìn)行滲氮中的溫度達(dá)到了600℃左右,比離子滲氮工藝溫度510℃高出90℃左右。
(2)產(chǎn)品擺放不宜過于密集,間隔應(yīng)大于18mm,過于密集會(huì)產(chǎn)生局部溫度上升。
?。?)在等離子滲氮“起弧”、加熱和隔緣過程中,應(yīng)注意防止異?!捌鸹 ?。例如,明顯的強(qiáng)弧、連續(xù)弧。一旦發(fā)生,必須停止生產(chǎn),查明原因,如油泥、毛刺、縫隙等,必須消除。否則,電弧附近的工件溫度過高,基體硬度降低,甚至工件被燒蝕。
(4)工件的形狀和結(jié)構(gòu)尺寸也會(huì)影響加熱。輝光面積越大,溫度越高。在空心工件內(nèi)外電弧的情況下,工件溫度會(huì)很高。例如,對(duì)于三聯(lián)齒輪油泵齒輪淬火和回火狀態(tài)相同,在同一爐內(nèi)進(jìn)行等離子滲氮,其滲氮層的深度和硬度相同。經(jīng)測試,A齒輪的復(fù)合層比B齒輪復(fù)合層的厚度約為3μm。推斷A齒輪滲氮溫度高于B齒輪滲氮溫度,根據(jù)長期積累的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)估計(jì),滲氮的溫度在20~30℃左右。