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基于渗碳−啮合耦合效应的弧齿锥齿轮热处理变形半解析预测方法
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作者 杜文龙 陈唐炜 +4 位作者 张建兴 丁撼 王智泉 荣士锋 周镇宇 《中南大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第2期487-500,共14页
对传统的齿轮热处理研究大多基于商业软件进行,其求解精度高,但耗时较长,为此,提出一种兼顾精度与效率的新的用于预测渗碳-啮合耦合效应对齿面热处理变形影响的半解析预测方法。将数值加载接触分析(NLTCA)与齿面渗碳相结合,确定机床加... 对传统的齿轮热处理研究大多基于商业软件进行,其求解精度高,但耗时较长,为此,提出一种兼顾精度与效率的新的用于预测渗碳-啮合耦合效应对齿面热处理变形影响的半解析预测方法。将数值加载接触分析(NLTCA)与齿面渗碳相结合,确定机床加工参数与齿面热处理变形之间的半解析泛函关系;采用线性规划方法对瞬时椭圆接触中心的渗碳-啮合耦合效应进行求解,并通过Newton-Raphson迭代法预测考虑渗碳-啮合耦合效应的整个齿面的热处理变形。以航空航天领域中应用的非正交弧齿锥齿轮为例,验证耦合效应对热处理变形的影响。研究结果表明:所提出的半解析预测方法能够高效精确地求解齿面热处理变形,这可为具有高精度、高效率和高性能要求的弧齿锥齿轮制造提供参考。 展开更多
关键词 弧齿锥齿轮 渗碳-啮合耦合效应 热处理变形 半解析预测方法
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基于响应曲面法的弧齿锥齿轮渗碳淬火工艺参数优化
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作者 丰瑞博 徐红玉 张丰收 《金属热处理》 北大核心 2025年第5期293-299,共7页
为探明18Cr2Ni4WA钢弧齿锥齿轮在渗碳淬火处理过程中,渗碳温度、渗碳时间、淬火温度等参数对齿轮畸变及硬度的影响规律,使用Deform软件模拟齿轮渗碳淬火过程,基于响应曲面法研究不同工艺参数组合的交互作用对畸变量及齿面硬度的影响,对... 为探明18Cr2Ni4WA钢弧齿锥齿轮在渗碳淬火处理过程中,渗碳温度、渗碳时间、淬火温度等参数对齿轮畸变及硬度的影响规律,使用Deform软件模拟齿轮渗碳淬火过程,基于响应曲面法研究不同工艺参数组合的交互作用对畸变量及齿面硬度的影响,对建立的目标响应曲面模型进行显著性检验,通过响应曲面优化获得最优工艺参数组合,并设置了对照组通过模拟验证了其准确性。 展开更多
关键词 弧齿锥齿轮 渗碳淬火 DEFORM软件 响应曲面法 参数优化
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18Cr2Ni4WA钢弧齿锥齿轮淬火工艺参数优化研究
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作者 丰瑞博 徐红玉 +1 位作者 张丰收 李莉 《机械传动》 北大核心 2025年第6期124-130,共7页
【目的】探明18Cr2Ni4WA钢弧齿锥齿轮热处理过程中淬火工艺参数(淬火温度、时间、油温)对齿轮变形量及硬度的影响规律,确定范围内最优淬火工艺参数组合。【方法】设计正交试验,使用Deform软件模拟齿轮热处理;基于试验数据,采用灰色关联... 【目的】探明18Cr2Ni4WA钢弧齿锥齿轮热处理过程中淬火工艺参数(淬火温度、时间、油温)对齿轮变形量及硬度的影响规律,确定范围内最优淬火工艺参数组合。【方法】设计正交试验,使用Deform软件模拟齿轮热处理;基于试验数据,采用灰色关联分析法,将变形量与硬度的多目标优化问题转化为单目标灰色关联度优化问题;基于主效应分析法,分析各工艺参数对齿轮变形量及硬度的影响规律;建立灰色关联度与工艺参数间的回归模型,验证模型的准确性。【结果】主效应分析结果表明,淬火温度对变形量影响最显著,油温对硬度影响最显著。最优淬火工艺参数组合:淬火温度820℃、淬火时间1 200 s、淬火油温20℃,在该参数组合下试验齿轮变形量与硬度为全局最优。 展开更多
关键词 弧齿锥齿轮 热处理 DEFORM软件 灰色关联分析 工艺参数优化
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基于数值模拟的20MnCr5钢齿轮渗碳淬火工艺优化
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作者 王承霖 何非 +1 位作者 文超 周玉龙 《金属加工(热加工)》 2025年第9期81-90,共10页
针对渗碳淬火工艺生产能耗巨大的问题,在保证20MnCr5钢齿轮表面硬度的前提下,对其工艺设定参数进行改进研究。综合分析温度、组织及硬度多场耦合,建立渗碳淬火理论计算模型。根据齿轮材料成分,利用JMatPro软件计算材料性能参数。通过正... 针对渗碳淬火工艺生产能耗巨大的问题,在保证20MnCr5钢齿轮表面硬度的前提下,对其工艺设定参数进行改进研究。综合分析温度、组织及硬度多场耦合,建立渗碳淬火理论计算模型。根据齿轮材料成分,利用JMatPro软件计算材料性能参数。通过正交试验设计多组模拟试验,并用有限元软件Deform模拟工艺过程。根据模拟硬度结果,分别对渗碳温度、渗碳时间、淬火温度、回火温度及回火时间进行极差分析,探讨各参数对表面硬度的影响。结果表明:淬火温度越低,齿轮表面硬度越高。最终选取的工艺方案与原方案相比,20MnCr5钢齿轮表面硬度提高了2.2HRC,同时降低了生产能耗,可为实际生产提供参考。 展开更多
关键词 20MnCr5钢 渗碳淬火 有限元 正交试验 极差分析
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双渐开线齿轮调质处理过程残余应力分析
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作者 沈成 郝文斐 +1 位作者 张晓楠 樊智敏 《舰船电子工程》 2025年第7期187-192,217,共7页
采用有限元方法,研究45钢双渐开线齿轮调质处理过程残余应力的分布情况。利用JMatPro软件建立了45钢材料性能数据库;利用DEFROM软件,进行齿轮调质处理工艺仿真,分别分析淬火和回火后齿轮内部相变及残余应力分布情况。研究结果表明:热处... 采用有限元方法,研究45钢双渐开线齿轮调质处理过程残余应力的分布情况。利用JMatPro软件建立了45钢材料性能数据库;利用DEFROM软件,进行齿轮调质处理工艺仿真,分别分析淬火和回火后齿轮内部相变及残余应力分布情况。研究结果表明:热处理后齿轮表面呈压应力,芯部呈拉应力;淬火后拉应力最大值39.97 MPa,压应力最大值为114.83 MPa,回火后齿轮内部残余应力明显降低,拉应力最大值为7.57 MPa,压应力最大值为-25.5 MPa;回火温度每升高50℃,残余应力平均下降20.5%,13.3%,4.9%,但硬度会降低。 展开更多
关键词 JMatPro DEFORM 双渐开线齿轮 残余应力
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高寒环境对渗碳淬火齿轮影响及低温稳定性优化研究
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作者 段振中 张再利 +1 位作者 文超 夏阳 《机械制造》 2025年第8期68-71,57,共5页
在高寒环境下,渗碳淬火齿轮金相组织中的残余奥氏体会向马氏体快速转变,这种金相变化使齿轮体积增大,齿厚增大,精度等级降低,进而导致齿轮啮合性能降低,严重时还会造成啮合侧隙消失,啮合面间无法形成油膜,最终引发齿轮传动故障。通过模... 在高寒环境下,渗碳淬火齿轮金相组织中的残余奥氏体会向马氏体快速转变,这种金相变化使齿轮体积增大,齿厚增大,精度等级降低,进而导致齿轮啮合性能降低,严重时还会造成啮合侧隙消失,啮合面间无法形成油膜,最终引发齿轮传动故障。通过模拟不同温度高寒环境,对渗碳淬火齿轮进行低温测试,研究高寒环境对渗碳淬火齿轮金相组织转变与精度等级的影响规律。在此基础上,进行低温稳定性优化研究,抑制高寒环境下渗碳淬火齿轮的尺寸不稳定性,以保障啮合性能。 展开更多
关键词 高寒 低温 齿轮 影响 稳定性 研究
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9310钢内花键齿轮淬火过程温度场及应力应变场模拟仿真
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作者 孔令利 杨玉典 +1 位作者 李方成 贺瑞军 《金属加工(热加工)》 2025年第10期92-99,共8页
对9310钢齿轮热处理过程中的温度场、应力场和应变场变化规律展开研究。赋予模型耦合相变的9310钢相关物理性能及油淬火边界条件。在温度场中,油淬时齿轮外表面温度最低且下降慢,淬火初期下部温度低,随时间推移,表面温度持续降低,且油... 对9310钢齿轮热处理过程中的温度场、应力场和应变场变化规律展开研究。赋予模型耦合相变的9310钢相关物理性能及油淬火边界条件。在温度场中,油淬时齿轮外表面温度最低且下降慢,淬火初期下部温度低,随时间推移,表面温度持续降低,且油淬初始41s内是控制齿轮结构和尺寸的关键期,此阶段表面与心部温差大,热应力影响显著,随后温差逐渐减小直至温度平衡。在应力场中,Mises应力随油淬时间递增,冷却初期内应力大,相变后心部应力剧增,表面应力在特定时间内变化剧烈,不同位置应力变化有差异,25s后残余压应力呈双峰值变化,最终应力增加源于热应力引发的弹性收缩。在应变场中,齿轮外盘位移量随淬火时间减小,表面特征点位移量在升温后齿顶最大,冷却时先骤减后微升,最后趋于稳定;特征路径上,点4位移变化幅度大于点6,冷却41s时点1位移量达最大值,心部点6位移量相对较小。研究结果明确了9310钢齿轮热处理过程中各场的变化规律,对相关工艺优化和质量控制有重要指导意义。 展开更多
关键词 淬火 温度场 应力场 应变场 仿真分析
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大截面渗碳齿轮轴氢脆产生机理与工艺改进方法研究
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作者 胡寒婷 毛丰 +1 位作者 赵学谦 王博 《金属加工(热加工)》 2025年第8期83-88,95,共7页
运用超声波检测、宏观低倍检测、化学成分分析、金相分析,以及扫描电镜断口分析等手段,对大截面渗碳齿轮轴生产过程中缺陷性质进行研究,发现缺陷性质为氢致白点,在缺陷处取样研究,分析防控方案并进行工艺试验,探索氢脆白点产生机理,进... 运用超声波检测、宏观低倍检测、化学成分分析、金相分析,以及扫描电镜断口分析等手段,对大截面渗碳齿轮轴生产过程中缺陷性质进行研究,发现缺陷性质为氢致白点,在缺陷处取样研究,分析防控方案并进行工艺试验,探索氢脆白点产生机理,进而采用冶炼、热处理措施实现工艺改进的目的。 展开更多
关键词 大截面 渗碳齿轮轴 工艺试验 氢脆白点 工艺改进
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双齿齿条中频感应淬火工艺研究
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作者 王琛孝 靳之峰 周显伟 《金属加工(热加工)》 2025年第2期131-134,共4页
随着感应加热技术日趋成熟,越来越多的汽车零部件采用这种节能、高效的热处理方式提高金属件的力学性能。主要介绍了S45C材料双齿齿条中频感应淬火工艺研究,通过改进感应器设计、硬度检测、金相组织分析,确立了优化的工艺并用于生产。... 随着感应加热技术日趋成熟,越来越多的汽车零部件采用这种节能、高效的热处理方式提高金属件的力学性能。主要介绍了S45C材料双齿齿条中频感应淬火工艺研究,通过改进感应器设计、硬度检测、金相组织分析,确立了优化的工艺并用于生产。金相结果符合JB/T 9204—2008《钢件感应淬火金相检验》的规定,淬硬层深均匀、一致。结果表明:中频感应淬火可以用于汽车零部件双齿齿条的热处理生产。 展开更多
关键词 双齿齿条 中频感应淬火 节能 高效
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风电高速级薄壁齿轮压力淬火制造技术研究
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作者 刘伟 王鹏宇 +1 位作者 薛佳威 邱免 《金属加工(热加工)》 2025年第2期122-126,共5页
研究了高速级薄壁齿轮水平装炉及压力淬火装炉两种淬火制造技术的原理、工艺参数及其在工业应用中的效果。通过两种装炉方式进行试验和分析,探究该类齿轮在淬火过程中控制齿部畸变的最优方式,通过淬火装炉方式的改善并结合分析磨齿余量... 研究了高速级薄壁齿轮水平装炉及压力淬火装炉两种淬火制造技术的原理、工艺参数及其在工业应用中的效果。通过两种装炉方式进行试验和分析,探究该类齿轮在淬火过程中控制齿部畸变的最优方式,通过淬火装炉方式的改善并结合分析磨齿余量数据,采用压力淬火垂直装卡可有效控制和校正齿轮淬火变形,同时提升生产效率,该种制造技术对产品质量提升具有重大意义。 展开更多
关键词 薄壁齿轮 压力淬火 变形控制
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20CrMnTi薄壁齿轮渗碳淬火过程有限元模拟与调控 被引量:4
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作者 姜辉 陈文革 陈茂进 《热加工工艺》 北大核心 2024年第6期41-47,共7页
对实际工况下20CrMnTi薄壁齿轮渗碳淬火过程利用有限元分析软件Deform进行模拟。结果表明,薄壁齿轮渗碳淬火后,渗碳层厚度为1.2 mm,淬火组织主要由马氏体和残余奥氏体组成,表面的残余奥氏体较心部的多4.2%,由于温度场的不均以及组织应... 对实际工况下20CrMnTi薄壁齿轮渗碳淬火过程利用有限元分析软件Deform进行模拟。结果表明,薄壁齿轮渗碳淬火后,渗碳层厚度为1.2 mm,淬火组织主要由马氏体和残余奥氏体组成,表面的残余奥氏体较心部的多4.2%,由于温度场的不均以及组织应力导致其径向产生9%的变形。齿轮表面和心部的残余应力分别为-256.5MPa和141 MPa。实际测得显示薄壁齿轮渗碳层厚度为1.15 mm,淬火后齿轮表面组织由针状马氏体+7%残余奥氏体+颗粒状碳化物组成,心部组织由低碳马氏体+1%残余奥氏体组成,齿轮表面残余应力为(-1078±168.2)MPa,径向最大变形量约7%,与模拟结果对应较好。为此针对薄壁齿轮热处理过程中因热应力与组织应力综合作用下内应力过大造成的变形,使其在不同部位同时冷却或采取径向约束的措施。 展开更多
关键词 薄壁齿轮 热处理 有限元模拟 变形 调控措施
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20CrMoH钢齿轮渗碳淬火组织粗大的原因分析及预防措施 被引量:1
12
作者 王龙榜 张翠丽 《金属加工(热加工)》 2024年第9期74-77,83,共5页
对20CrMoH钢齿轮经渗碳淬火、回火后粗大组织进行了综合分析,从预防原材料成分偏析严重、奥氏体晶粒粗大、控制齿轮锻造温度,以及优化渗碳淬火工艺等多方面提出了改进措施。通过控制原材料带状偏析2.5级以内、奥氏体晶粒度5级以上,锻造... 对20CrMoH钢齿轮经渗碳淬火、回火后粗大组织进行了综合分析,从预防原材料成分偏析严重、奥氏体晶粒粗大、控制齿轮锻造温度,以及优化渗碳淬火工艺等多方面提出了改进措施。通过控制原材料带状偏析2.5级以内、奥氏体晶粒度5级以上,锻造温度950~1080℃,增加等温正火,以及采取≤920℃渗碳淬火工艺,从而有效地消除了齿轮渗碳淬火、回火后的粗大组织。 展开更多
关键词 20CRMOH钢 齿轮渗碳淬火 组织粗大 原因分析 预防措施
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轿车座椅调角器齿轮材料国产化热处理工艺及性能研究 被引量:1
13
作者 韦汉伟 韦小林 +2 位作者 范欣 袁洁 夏晓宇 《机电工程技术》 2024年第12期318-322,共5页
研究了轿车座椅调角器齿轮材料的国产化热处理工艺及其性能对比,对比了国产20MnB5钢材与进口S22CB钢材的成分和组织结构的差异,探讨了20MnB5钢材热处理工艺调整后的实验结果。经过试验结果发现,在同等条件下20MnB5钢材淬透性更好,S22CB... 研究了轿车座椅调角器齿轮材料的国产化热处理工艺及其性能对比,对比了国产20MnB5钢材与进口S22CB钢材的成分和组织结构的差异,探讨了20MnB5钢材热处理工艺调整后的实验结果。经过试验结果发现,在同等条件下20MnB5钢材淬透性更好,S22CB钢材比20MnB5渗碳速率更快,淬硬性比较好,但淬透性不佳,即在同一热处理条件下两种材料齿轮其硬度、渗碳层深度、心部组织等级不同,验证了跟其材料的成分和组织结构的相关性。为了使两种材料达到同等水平状态,针对两种材料的特点,对热处理工艺做出相应的调整。主要有20MnB5钢材的齿轮延长了渗碳时间,降低了渗碳淬火温度,使渗碳层和心部硬度能达到S22CB钢材齿轮的水平,弥补20MnB5钢材渗碳速率不足,调节了心部硬度。用硬度梯度测量的方法检验了热处理工艺调整后加工的两种材料齿轮,其结果硬度数据相近,再通过强度测试,其强度数据最大静载荷扭矩的平均值相近,均处于同等水平。结果表明,轿车座椅调角器20MnB5钢材齿轮具备替代S22CB钢材齿轮的条件。 展开更多
关键词 调角器 20MnB5 S22CB 热处理 金相组织
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高速机车从动齿轮渗碳淬火变形技术研究 被引量:1
14
作者 牟杏华 顾晓明 《金属加工(热加工)》 2024年第4期14-18,共5页
通过对热处理工艺参数、设备、装炉方式等方面进行了大量的基础性研究,经多次试验确认工装悬挂渗碳淬火是最优的装炉方式,采用φ3m大型井式渗碳炉悬挂渗碳淬火,渗碳不出炉冷至620℃重新加热,170℃硝盐分级淬火,该工艺方法能有效控制热... 通过对热处理工艺参数、设备、装炉方式等方面进行了大量的基础性研究,经多次试验确认工装悬挂渗碳淬火是最优的装炉方式,采用φ3m大型井式渗碳炉悬挂渗碳淬火,渗碳不出炉冷至620℃重新加热,170℃硝盐分级淬火,该工艺方法能有效控制热处理变形,并获得最佳的性能,同时有效提升了生产效率,该工艺技术的研究与应用对产品性能的提高具有重要的意义。 展开更多
关键词 典型的薄壁特性 渗碳淬火易变形 公法线超差 齿根台阶 控制变形
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小模数齿轮离子渗氮层深均匀性研究
15
作者 马青龙 徐宁 +1 位作者 刘爱军 陈浩 《金属加工(热加工)》 2024年第4期5-8,13,共5页
探讨了炉压对小模数齿轮离子渗氮齿根层深均匀性的影响。结果表明:低炉压时,齿根渗氮层较浅,不能形成连续的渗氮白亮层,采用饱和硫酸铜溶液侵蚀会出现铜色沉积。随着炉压提高,齿根渗氮层深提高,表面渗氮白亮层连续,当炉压提高到680Pa时... 探讨了炉压对小模数齿轮离子渗氮齿根层深均匀性的影响。结果表明:低炉压时,齿根渗氮层较浅,不能形成连续的渗氮白亮层,采用饱和硫酸铜溶液侵蚀会出现铜色沉积。随着炉压提高,齿根渗氮层深提高,表面渗氮白亮层连续,当炉压提高到680Pa时,齿根渗氮层深达到节圆层深的87%,渗氮层均匀。 展开更多
关键词 离子渗氮 34CrNiMo6钢 小模数齿轮 渗氮均匀性
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20CrMnTi钢渗碳齿轮断齿失效分析 被引量:17
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作者 雷淑梅 匡同春 +2 位作者 陈丽凤 尹诗衡 张美英 《金属热处理》 CAS CSCD 北大核心 2009年第10期88-91,共4页
摩托车发动机上的20CrMnTi钢制齿轮运行13个月后断齿。对失效齿轮的化学成分、显微组织和渗碳层显微硬度进行综合分析,并采用电子探针和能谱仪分别对断口形貌及夹杂物进行观察和微区成分分析。结果表明,粗大夹杂物是导致齿轮断齿失效的... 摩托车发动机上的20CrMnTi钢制齿轮运行13个月后断齿。对失效齿轮的化学成分、显微组织和渗碳层显微硬度进行综合分析,并采用电子探针和能谱仪分别对断口形貌及夹杂物进行观察和微区成分分析。结果表明,粗大夹杂物是导致齿轮断齿失效的主要原因。 展开更多
关键词 齿轮 20CRMNTI钢 渗碳 断裂 失效分析
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齿轮表面强化技术研究现状 被引量:26
17
作者 田亚媛 瞿皎 +1 位作者 秦亮 崔国栋 《热加工工艺》 CSCD 北大核心 2011年第24期211-215,共5页
在传统的齿轮表面强化技术的基础上,重点阐述了新兴的齿轮表面强化技术和齿轮表面复合强化技术,详细介绍了目前广泛使用的新型齿轮表面强化技术的基本原理和技术特点,分析了国内外齿轮表面复合强化技术的研究现状与进展,展望了未来齿轮... 在传统的齿轮表面强化技术的基础上,重点阐述了新兴的齿轮表面强化技术和齿轮表面复合强化技术,详细介绍了目前广泛使用的新型齿轮表面强化技术的基本原理和技术特点,分析了国内外齿轮表面复合强化技术的研究现状与进展,展望了未来齿轮表面强化技术的发展趋势。 展开更多
关键词 齿轮 表面强化技术 研究现状
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渗碳淬火齿轮畸变控制技术的研究现状 被引量:27
18
作者 李宝奎 王爱香 顾敏 《金属热处理》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第12期6-11,共6页
介绍了渗碳淬火零件热处理畸变的原因,分析了热处理内应力的形成过程。根据硬齿面齿轮生产现状,分析了影响渗碳淬火齿轮畸变的因素,并提出了减小畸变的措施。指出有必要从系统控制的角度出发,在设计、原材料、锻造、预处理、机械加工、... 介绍了渗碳淬火零件热处理畸变的原因,分析了热处理内应力的形成过程。根据硬齿面齿轮生产现状,分析了影响渗碳淬火齿轮畸变的因素,并提出了减小畸变的措施。指出有必要从系统控制的角度出发,在设计、原材料、锻造、预处理、机械加工、渗碳淬火等方面,对齿轮畸变进行系统化的研究,以期掌握引起齿轮在生产全过程中畸变的主要原因及减小畸变的有效措施。 展开更多
关键词 渗碳淬火齿轮 热处理畸变 系统控制
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20CrNi2Mo钢齿轮锻坯的锻后热处理及带状组织控制 被引量:9
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作者 顾治吉 许珞萍 +2 位作者 闵永安 施红娟 王如华 《上海金属》 CAS 1999年第4期15-19,共5页
研究20CrNi2Mo钢齿轮锻坯的预热处理工艺,探索出控制铁素体、珠光体条带组织的控冷等温退火新工艺,保证了20CrNi2Mo钢坯有良好的切削加工性。按此工艺生产的桑车201AN输出轴。
关键词 等温退火 带状组织 齿轮 锻坯
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40Cr齿轮失效分析 被引量:11
20
作者 李成美 项东 +3 位作者 刘科高 许爱民 王志刚 王献忠 《热加工工艺》 CSCD 北大核心 2007年第4期79-79,83,共2页
通过对使用后失效齿轮的金相组织检验及硬度分析,找出齿轮表面产生点蚀损伤的主要原因,并提出了相应的改进措施。
关键词 齿轮 点蚀损伤 失效
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