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关于齿轮齿面热处理硬度与应力问题

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发表于 2014-10-9 23:15:30 | 显示全部楼层 |阅读模式
在设计齿轮时,一般要求材料调质,然后齿面高频处理,硬度HRCxx-xx
* j2 m* d6 y: |, o- v6 ~# w! D) L硬度与强度对照表上,碳钢的最大抗拉强度是1744Mpa(一般碳钢才几百Mpa,不应该有这么大啊?)对应的是HRC50,也就是说碳钢做的齿轮,齿面的热处理硬度最大是HRC50,然而一般图纸技术要求一般都会超过HRC50,为什么?9 O7 d: s" p4 D& L4 D9 N
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发表于 2014-10-9 23:27:57 | 显示全部楼层
本帖最后由 hoot6335 于 2014-10-9 23:52 编辑 , e  u1 p( O0 O2 X3 M
, |5 F& r9 e; y9 J8 G8 {- U3 k
表面硬度的大小是根据硬度计打出来的结果。至于硬度跟抗拉强度的关系没研究过,不太好说。! x7 |4 L! {6 w1 x# C+ B
个人愚见:淬火是表面硬度的特性,而抗拉强度是材料整体(特别是内部材料)的力学特性。两者对象不同,不能简单对照。
  x+ u0 W  z' t4 n     为了回帖,特找了点资料:  
, B2 M" Z! }9 e7 B& u     一般来讲,当钢的硬度在500HB以下时,其抗拉强度与硬度成正比。当也不是绝对的,要看场合。
$ {& H  v/ j" U0 f, e热处理:回火温度低时,抗拉强度与HRC时的相关关系便可能被破坏,钢的回火温度,硬度和抗拉强度的关系如下图表示:
" K# W, L! X/ M/ a# \4 C+ Y/ [  {5 l) Q
由此图可见硬度随回火温度的升高而下降,但在淬火状态以及300℃以下低温回火时,硬度与抗拉强度的关系难以成立。当回火温度在300℃左右时,抗拉强度与HRC具有相关关系,即硬度高,抗拉强度就高;硬度低,抗拉强度就低。在低温回火状态欲求出抗拉强度值是很困难的,因为此时抗拉强度值分布很离散。
8 i* S, T$ I4 F5 e8 T, n6 ]; R   由于低温回火件的抗拉强度不稳定而不能确定,故在日本工业标准(JIS)中也是通试验来测定400℃以上温度回火件的拉伸特性(也有300℃回火工件)。换言之是只对调质件(淬火+400℃回火)进行拉伸试验。在工业上只是在要求抗旋转弯曲疲劳和抗磨损时才使用低温回火件。高频淬火和渗碳淬火即为此适用例。受拉应力的零件不采用低温回火。不过在低碳钢中,但淬火后能发生自回火(故Ms点高)时,亦有在淬火状态下使用者。低碳钢的板条马氏体组织结构自回火,正可在工业上应用,但此时必须考虑淬透性和质量效应(必要时应添加B、Cr、Mn等金属元素)。

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发表于 2014-10-10 10:20:25 | 显示全部楼层
应该是合金钢 并且表面渗了些东西才能达到那样的强度
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 楼主| 发表于 2014-10-10 10:49:19 | 显示全部楼层
hoot6335 发表于 2014-10-9 23:27
2 U% E3 ^6 s$ |+ |; w) v/ k表面硬度的大小是根据硬度计打出来的结果。至于硬度跟抗拉强度的关系没研究过,不太好说。
# K8 e0 q. `7 j" N个人愚见:淬火 ...

; o( g6 K  d& X3 l7 `9 p/ k5 k谢谢hoot6335的回复,
) F, Y) i9 W; [1 B0 B' ]% A我的意思是:齿轮齿面的硬度设计值(如HRC58-62)是怎么来的?依据是什么?它与齿面的接触强度的关系是怎样的?
. E. A# E0 _' w* v% ]3 ]
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发表于 2014-10-10 11:09:15 | 显示全部楼层
chen0394 发表于 2014-10-10 10:49 % _! j) A- l( X& D3 w* f" U' D
谢谢hoot6335的回复,
$ Z6 `  F, x  F% p0 F& L, j我的意思是:齿轮齿面的硬度设计值(如HRC58-62)是怎么来的?依据是什么?它与齿 ...
$ Q0 }: N$ G+ A: Q5 B6 V) ?& U& y
这个俺确实没有研究过,说的不对请海涵。也希望能一起探讨,让自己涨个知识。
/ w( r2 G* {" u5 ~3 o; _5 u( S“齿轮齿面的硬度设计值(如HRC58-62)是怎么来的?”:根据这硬度值,俺认为这是硬齿面接触。提高到这种硬度主要原因是防止齿面磨损,提高齿轮寿命。而硬度的范围,除了手册上推荐的外,还有的是根据实际经验对比来确定的。比如:这次用HRC40~45,下次用HRC50~55……最终哪组齿面磨损小就采用哪个。当然,现在很多企业是采用横向对比或历史习惯来确定硬度范围。如:竞争对手用了HRC50~55,俺也这么用,或者比对手高点就用HRC58~60。又比如,俺用了HRC40~45,齿轮运行的也不错,没出问题,那就一直这么用下去。
  v+ p0 |4 y! D( \归结到一点,齿轮的硬度是根据实际使用情况以及成淬火本来综合考虑的。4 s- Y' N; S$ H# r
) s3 _7 V, N  h- C. G9 l7 d
“它与齿面的接触强度的关系是怎样的?”齿面的硬度提高,有助于提高齿轮面抗点蚀、抗磨损的能力。即当材料一定的情况下,提高硬度值,可以增强齿轮的寿命。

点评

受教了  发表于 2014-10-14 11:38
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 楼主| 发表于 2014-10-10 11:48:29 | 显示全部楼层
hoot6335 发表于 2014-10-10 11:09
( u) K( U  J# Q这个俺确实没有研究过,说的不对请海涵。也希望能一起探讨,让自己涨个知识。: f3 B6 y+ I. k$ ?+ T( A3 `% m* e
“齿轮齿面的硬度设计值( ...
8 B/ D! f" G5 J! R# y
你说的也很有道理,不过抗点蚀、抗磨损的只是定性的分析,而齿的弯曲疲劳强度和接触疲劳强度是可以算并校核的。3 F, I9 x( Y) r* E5 h6 j6 V
硬度是跟接触疲劳强度有关的,二者都是可量化的,应该有一些对应关系才是,俺学识浅,一直没找到这方面的资料。
+ q. ?9 p. M1 {5 A# M+ g不知我说的对不对。
& P! [- M: u( b8 v/ v* {+ e& t0 ^
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发表于 2014-10-10 12:47:16 | 显示全部楼层
chen0394 发表于 2014-10-10 11:48 0 f6 i. D, `7 q8 u; H
你说的也很有道理,不过抗点蚀、抗磨损的只是定性的分析,而齿的弯曲疲劳强度和接触疲劳强度是可以算并校 ...
+ J) p' p+ y+ |: N/ N
楼主可查询QCN29018-91标准及编写说明,有这方面详细的介绍!" P" l8 T$ d5 c+ c$ k( k& R
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发表于 2014-10-10 12:52:16 | 显示全部楼层
chen0394 发表于 2014-10-10 11:48
) p8 J# Y9 [* k' y) O1 E你说的也很有道理,不过抗点蚀、抗磨损的只是定性的分析,而齿的弯曲疲劳强度和接触疲劳强度是可以算并校 ...

0 B' f7 b' V9 B$ k- Y俺的理解:影响“弯曲疲劳强度和接触疲劳强度”的主要因素是——制作齿轮的材料。如:45钢和QT500制作同样的齿轮,其“弯曲疲劳强度和接触疲劳强度”是不一样的。
, U( j8 q$ u$ t5 C4 N% f" y而齿面硬度,主要影响齿轮表面的的抗磨损程度。对“弯曲疲劳强度和接触疲劳强度”的影响极小。
) E( _* u6 B. D, G因为,当齿轮的受力足够大,以致一啮合就能把齿搞断,这时候无论齿轮表面的硬度到多少,都一样断齿。这时候,就不能单纯的说“齿面硬度”与“弯曲疲劳强度和接触疲劳强度”有对照关系了。
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 楼主| 发表于 2014-10-10 16:34:05 | 显示全部楼层
本帖最后由 chen0394 于 2014-10-10 16:35 编辑
& A0 m# D7 f. @2 N$ V$ k! S
hoot6335 发表于 2014-10-10 12:52
( r$ ~$ i( U0 q0 ?俺的理解:影响“弯曲疲劳强度和接触疲劳强度”的主要因素是——制作齿轮的材料。如:45钢和QT500制作同样 ...
, W4 i3 L+ T* X6 }1 c/ Z* Y
弯曲疲劳强度是按输入扭矩计算的,按正常情况是不会拆断齿的,你说的“受力足够大”是非正常的破坏,齿面硬度只是齿面的表面层,里面还是有韧性的。
- s" u9 P* G, {4 Q计算许用的接触疲劳应力[σh]时,要用到齿轮的接触疲劳强度极限图,里面会有热处理硬度与疲劳极限的对应关系。
* o9 b$ y- U: C. E, o
我在网上找到了这样的资料,如图的疲劳强度与硬度关系式计算,但为什么是这样算的,什么情况用2HB,0.93HB,17HRC,这些系数是怎么来的?还不太明白?
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http://www.doc88.com/p-98741277990.html,你看一下,是怎么回事?我没搞明白?  发表于 2014-10-10 17:09
这计算公式,个人看法是,经验公式。这个截图是哪本书上的?看下前面有没讲。  发表于 2014-10-10 16:45
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发表于 2014-10-11 20:11:31 | 显示全部楼层
chen0394 发表于 2014-10-10 10:49 7 R" F# ~; K/ K( Q! a/ A
谢谢hoot6335的回复,
+ {1 C9 E; u# U5 b& ~7 A8 y, U我的意思是:齿轮齿面的硬度设计值(如HRC58-62)是怎么来的?依据是什么?它与齿 ...

% {- o0 k$ [2 z$ d7 H- c3 v  OHRC的测量极限了吧,再高的话要用HV了* _5 B6 r. c6 x. r! o* x3 V/ b
再说硬度达到HRC55-60,已经很高了
" `3 {9 C* z& N% n) H0 X
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