齒輪在滲碳過程中，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)“麻點(diǎn)”問題?！奥辄c(diǎn)”的存在不僅影響齒輪外觀、降低齒輪精度，使齒輪表面質(zhì)量下降，而且還改變齒輪表面應(yīng)力分布，并使?jié)B層局部產(chǎn)生拉應(yīng)力，降低其疲勞壽命，更重要的是在使用過程中出現(xiàn)斷齒，產(chǎn)生安全危害。
一、“麻點(diǎn)”缺陷出現(xiàn)的原因
經(jīng)過查閱文獻(xiàn)和總結(jié)生產(chǎn)中遇到的一些問題，造成“麻點(diǎn)”缺陷的原因一般有以下幾種：1）齒輪在滲碳過程中，有的工件要涂防滲劑，由于防滲劑涂得太多，造成在高溫時(shí)滴落到工件上，致使局部位置存在防滲劑。在熱處理過程中沒有發(fā)現(xiàn)這個(gè)問題，最后在清理噴丸或強(qiáng)力噴丸工序發(fā)現(xiàn)局部有噴麻現(xiàn)象。2）齒輪在轉(zhuǎn)運(yùn)時(shí)由于轉(zhuǎn)運(yùn)箱有雜質(zhì)，沾到齒輪上，齒輪沒有經(jīng)過前清洗，滲碳加熱時(shí)雜質(zhì)在高溫下會(huì)順著齒部往下流，齒輪如果平放一般在齒輪下端面，如果串放一般在下面的幾個(gè)齒。對(duì)于軸類也是下端面。3）齒輪滲碳前一般要經(jīng)過前清洗，由于選用的清洗劑不合適，清洗劑的主要成分是無機(jī)鹽，在預(yù)氧化時(shí)不能燃燒，且使用量大，使用時(shí)間長會(huì)帶到爐體內(nèi)；即使使用時(shí)間短，如果長期保持這種狀態(tài)清洗劑濃度會(huì)逐漸升高，工件烘干后會(huì)發(fā)現(xiàn)有粉末在上面，一旦加熱會(huì)形成一熔融層，一部分落到爐體導(dǎo)軌上，另一部分留在工件上，滲碳淬火后會(huì)在工件表面發(fā)現(xiàn)白點(diǎn)，工件經(jīng)過清理噴丸或強(qiáng)力噴丸后，白點(diǎn)位置會(huì)形成麻點(diǎn)。金相檢查，滲層偏淺，表面是屈氏體或板條馬氏體，硬度在500～620HV。圖1所示就是無機(jī)鹽清洗劑造成的白點(diǎn)。
圖1 無機(jī)鹽清洗劑造成的白點(diǎn)
4）齒輪經(jīng)過鹽浴處理，硫酸鹽腐蝕，經(jīng)過噴丸后發(fā)現(xiàn)有麻點(diǎn)。5）由于淬火油油量不足，造成齒輪淬火時(shí)，沒有全部浸入油中，生產(chǎn)過程中沒有發(fā)現(xiàn)，在噴丸工序會(huì)發(fā)現(xiàn)齒輪有麻點(diǎn)。對(duì)于上述類型的麻點(diǎn)，事先都是沒有規(guī)律的，且都是在生產(chǎn)過程中檢測發(fā)現(xiàn)的。
二、麻點(diǎn)”問題的熱處理工藝追查
恰巧我們也遇到了無規(guī)律可循的“麻點(diǎn)”問題，對(duì)于這種問題只能層層抽絲剝繭。生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)個(gè)別工件滲碳后轉(zhuǎn)磨齒強(qiáng)力噴丸，產(chǎn)品表面出現(xiàn)麻點(diǎn)，出現(xiàn)的位置不固定，有時(shí)在齒面的一個(gè)點(diǎn)，有時(shí)在齒根，有時(shí)在整個(gè)齒面。問題工件如圖2所示。
圖2 出現(xiàn)麻點(diǎn)的問題工件
圖2a中只是齒根有硬化層，齒面基本沒有，噴丸后整個(gè)齒面都是麻點(diǎn)。圖2b是在工件強(qiáng)力噴丸后，齒面有一個(gè)麻點(diǎn)，切開后檢測金相，發(fā)現(xiàn)局部位置組織是屈氏體，硬度偏低，噴丸后出現(xiàn)麻點(diǎn)。
調(diào)查生產(chǎn)過程沒有發(fā)現(xiàn)異常：3）沒有經(jīng)過前清洗，即與清洗劑無關(guān)。4）整個(gè)過程沒有涂防滲劑的產(chǎn)品。6）爐子碳勢均勻性沒有問題，檢測9點(diǎn)硬化層在0.1mm之內(nèi)，符合爐子設(shè)計(jì)要求。7）爐子9點(diǎn)測溫溫度誤差在±5℃之間，符合要求。出現(xiàn)麻點(diǎn)的工件位置：有的在齒面一個(gè)點(diǎn)，有的就是齒面全麻。對(duì)于有麻點(diǎn)的位置多次進(jìn)行金相檢測，組織是屈氏體或板條馬氏體。且對(duì)于此類型的產(chǎn)品，使用多用爐、推桿爐時(shí)都出現(xiàn)過，沒有規(guī)律可循。對(duì)于這種現(xiàn)象我們查閱了大量文獻(xiàn)，也詢問了許多行業(yè)內(nèi)專家，始終沒有找到原因。
三、考察干切削加工
為了防止產(chǎn)品流出，對(duì)其進(jìn)行強(qiáng)力噴丸分選，工件偶爾出現(xiàn)麻點(diǎn)，出現(xiàn)的工件時(shí)間也沒有規(guī)律，有時(shí)一天出1件，有時(shí)一天出10件，但并不是每個(gè)品種的工件都有，只集中在兩個(gè)型號(hào)的工件。我們發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)問題的工件，加工過程都是采用格里森機(jī)床進(jìn)行干切削的，是否是由于干切削問題造成的呢？干切削是加工趨勢，對(duì)于環(huán)境友好，但以前采用濕切削沒有出現(xiàn)過此類問題。對(duì)于出現(xiàn)問題的工件，在沒有經(jīng)過齒形加工的位置，對(duì)金相進(jìn)行檢測，如圖3所示，滲層均勻。
圖3 無齒形加工部位的問題工件
為了證明猜測，對(duì)齒輪加工應(yīng)力進(jìn)行檢測。對(duì)于出現(xiàn)問題的工件加工參數(shù)進(jìn)行試驗(yàn)，每個(gè)工件分120°，切取A、B、C三個(gè)點(diǎn)，每個(gè)點(diǎn)檢測齒面和齒根各一點(diǎn)，檢測位置距離表面0.025mm。檢測結(jié)果見表1（表中正值為拉應(yīng)力，負(fù)值為壓應(yīng)力）。
根據(jù)檢測結(jié)果可以看出，切齒齒根出現(xiàn)壓應(yīng)力，根據(jù)加工方式來說應(yīng)該是拉應(yīng)力，我們認(rèn)為是否檢測有問題。再次隨機(jī)抽取現(xiàn)有的兩件工件，調(diào)來兄弟公司一件采用干切削加工的相同工件；每件檢測兩個(gè)位置，每個(gè)位置檢測0.005mm、0.02mm位置的殘余應(yīng)力。檢測結(jié)果見表2。
其中一個(gè)重要的信息是兄弟公司加工的此工件沒有出現(xiàn)類似的“麻點(diǎn)”問題，但根據(jù)檢測結(jié)果來看，我們現(xiàn)有的兩件工件的檢測結(jié)果是優(yōu)于他們的，但為什么他們沒有遇到該問題，而我們卻遇到了呢？為了驗(yàn)證預(yù)氧化溫度對(duì)于應(yīng)力的關(guān)系，對(duì)其中一個(gè)工件先切下一試塊，然后對(duì)剩下的工件進(jìn)行480℃、保溫90min處理，最后再檢測殘余應(yīng)力，檢測結(jié)果見表3。表3 預(yù)氧化后殘余應(yīng)力檢測值
從這個(gè)試驗(yàn)可以看出，對(duì)于工件進(jìn)行預(yù)氧化不僅有活化表面加速滲碳的作用，還有降低殘余應(yīng)力的作用。這次檢測結(jié)果與以前檢測結(jié)果差別很大，是檢測出現(xiàn)了問題，還是工件本身的確存在問題？我們?nèi)ガF(xiàn)場調(diào)查，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場有兩種刀具在用，一種是廠家原裝進(jìn)口的，另一種是國內(nèi)仿制的。兩種刀具采用相同的加工參數(shù)進(jìn)行加工，于是對(duì)廠家刀具材質(zhì)、鍍層、硬度、切削速度等進(jìn)行了解，調(diào)查結(jié)果見表4。
根據(jù)調(diào)查結(jié)果可以看出，兩種刀具的加工參數(shù)差別很大，上面出現(xiàn)的檢測殘余應(yīng)力差別很大，正是不同的刀具加工造成的，并不是檢測手段本身的問題。對(duì)于冷加工來說切齒本就應(yīng)該出現(xiàn)拉應(yīng)力，出現(xiàn)壓應(yīng)力可能與刀具有很大的關(guān)系。新的刀具初始加工時(shí)刀具沒有問題，隨著時(shí)間的增加，切削刃變鈍，采用擠壓方式切齒，造成齒面有很大的拉應(yīng)力，齒根有時(shí)存在壓應(yīng)力。為了證明這個(gè)問題的真實(shí)性，先對(duì)仿制刀具全部封存，并找原裝進(jìn)口刀具廠家對(duì)刀具加工速度進(jìn)行模擬，嚴(yán)格按照廠家要求的速度加工，對(duì)加工工件做好標(biāo)識(shí)。經(jīng)過半年運(yùn)行，原裝刀具新參數(shù)加工的工件沒有再出現(xiàn)麻點(diǎn)的工件。后對(duì)仿制刀具也進(jìn)行相同的操作，并按照其廠家提供的加工速度進(jìn)行加工，也沒有再出現(xiàn)有麻點(diǎn)的工件。由此說明，工件出現(xiàn)“麻點(diǎn)”的問題就是刀具加工參數(shù)不合理造成的。
四、結(jié)束語
工件出現(xiàn)“麻點(diǎn)”問題，并沒有規(guī)律可循，每個(gè)工序都有可能是造成“麻點(diǎn)”的元兇，應(yīng)層層抽絲剝繭，對(duì)比分析。本案例中經(jīng)過層層調(diào)查，最終解決了麻點(diǎn)的問題，同時(shí)也告誡我們對(duì)于一項(xiàng)新技術(shù)的應(yīng)用應(yīng)該謹(jǐn)慎。作者：郝豐林，江蘇雙環(huán)齒輪有限公司
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