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20CrMnTi钢渗碳齿轮轴轴热处理工艺及切削加工刀具参数
若遇到齿轮轴淬火后太硬 车不动问题 欢迎技术咨询 15638121553 吴百利 郑州华菱市场部
摘要：通过对齿轮轴轴工作条件的分析，提出工艺要求并选定材料为20CrMnTi。然后通过锻造.940±10℃正火.900~920℃渗碳+淬火以及180±10℃回火等一系列工艺，最终得到满足工艺要求的齿轮轴轴。
前言：减速箱上的一些零件既要求表面有较高的硬度，保持高的耐磨性，又要求零件的心部有较高的韧性，以确保整个零件获得足够大的强度，因此该零件大多采用低碳钢或低碳合金钢制造。齿轮轴轴是减速箱结构中的重要零件，担负着传递动力`改变运动速度和运动方向的任务。根据齿轮轴轴工作的特点，应选用低碳合金钢或中碳钢等，齿轮轴轴经过正火或调质，最后进行渗碳或化学热处理，既保证了齿轮轴区基体组织的综合力学性能，又增加了齿轮轴轴的耐磨性`抗咬合性，提高了齿轮轴轴的疲劳强度和冲击韧性，延长了齿轮轴轴的使用寿命。
一．齿轮轴轴工作条件和性能要求
减速箱中齿轮轴轴，担负着传递动力`改变运动速度和运动方向的任务。在速度变化和承受载荷时通常受到弯曲应力，摩擦应力，扭转应力等。与齿轮轴配合带动其它机件运动和向外输出动力（功率）。
对于轴部分来说，传递动力过程中主要承受弯曲——扭转载荷和一定的冲击载荷的作用，要求有较高的静扭转强度和扭转疲劳寿命，良好的耐疲劳性能及冲击韧性。通常在齿轮轴和轴的交界部位会产生应力集中，在长期的运转和工作当中，在应力集中区易产生疲劳破坏，因此，弯曲和疲劳断裂是齿轮轴轴的主要破坏形式。[4]
对于齿轮轴部分来说，其工作时通过齿面的接触来传递动力，其承受主要载荷作用在齿轮轴牙顶上，而齿根受到弯曲应力的作用，其周期性的变化应力使牙齿疲劳断裂或脆性折断，而齿面受到接触应力的作用，在压力过大而润滑又不充分时易发生粘着磨损，严重的会使齿面撕裂，因此受力状态十分复杂，必须经过化学热处理才能满足其工作要求。
对要求表面硬度高，而心部具有良好韧性的工件，如齿轮轴，齿轮轴轴，活塞销，以及其它轴类零件，一般采用低碳钢加工成型后对其进行渗碳处理。在工作过程中齿面的磨损最大，而且齿根承受变载后的冲击及周期性交变弯曲载荷，使用过程中有时出现脆性断裂或疲劳断裂，工作齿面受到较大的脉冲式接触压应力及摩擦应力作用，在传递动力的过程中既有滚动也有滑动，加上外来硬质点的磨损，因而会造成接触疲劳麻点急深层的快状剥落，另外在承载时受到变动的载荷扭矩和冲击作用，使齿端损坏。归纳起来有三种应力的作用，即弯曲应力，摩擦应力和接触应力。
齿轮轴的主要失效形式为断齿、磨损、疲劳断裂及齿面蚀坑等，一般具体表现如下。
①齿轮轴齿面磨损。是指在咬合过程中，齿面上会产生很大的压强，使其表面发生了塑性变形而变得凸凹不平，金属之间发生接触和黏合，齿轮轴在滑动过程中，二者之间产生磨损，因此又产生了新的摩擦力，齿面磨损是齿轮轴面相互摩擦的结果。
②弯曲疲劳断裂。是齿轮轴咬合在齿根部会受到最大振幅的脉动作用，或交变弯曲应力的作用，造成齿部的断裂。
③齿面磨损断裂。齿轮轴在工作过程中，由于齿面上的接触应力超过了材料本身的疲劳极限强度，会产生接触疲劳断裂。
④表面麻点剥落、浅层剥落和深层剥落等。[6]
综上所述，齿轮轴轴应具有以下的力学性能：
具有足够的强度，减少轴颈的翘曲变形，提高自抗震能力。
表面有高的硬度`弯曲疲劳强度`扭转强度和耐磨性。
良好的抗疲劳强度和冲击韧性，心部有最佳的强度和冲击韧性。
从齿轮轴轴的工作条件来看，在耐磨性`疲劳强度与心部强度`冲击韧性等方面配合要求比较高，在某种程度上高频淬火或调质很难满足使用要求，而渗碳钢经过渗碳`淬火和低温回火就能很好的保证工作的需要。因此，对齿轮轴轴进行表面处理，可提高表面硬度和耐磨性，同时耐腐蚀和疲劳强度明显提高。
齿轮轴轴渗碳的技术要求：表面含碳量为0﹒8﹪~1﹒05﹪，渗碳层厚度为0﹒9㎜~1﹒3㎜，渗碳淬火表面硬度不小于58~63HRC；低温回火表面硬度为58~64HRC，心部硬度为32~45HRC；变形量小和心部组织符合要求。
加工20crmnti齿轮轴（淬硬钢，淬火料，20crmnti齿轮轴）的专用刀片切削参数
加工20crmnti齿轮轴（淬硬钢，淬火料，20crmnti齿轮轴）的专用刀片、立方氮化硼专用刀片----BN-S20和BN-H20牌号，分别用于粗加工和精加工。该两种牌号车刀能有力的提高加工效率，节约生产时间，减少生产成本。该专用刀片也可车加工、铣削，镗加工调质钢、氮化钢、氮化件、渗碳20crmnti齿轮轴（渗碳20crmnti齿轮轴件）、热处理后的高硬度20crmnti齿轮轴（热后加工，热后硬加工）、模具钢（淬火后或调制后的）、20CrMnTi、SUJ2高碳铬轴承钢，Cr12MoV、硬度值在HRC45以上（HRC58，HRC62，HRC60，HRC65等更高硬度的）20crmnti齿轮轴件。
 
20crmnti齿轮轴时有以下特点：(1)硬度高、强度高，几乎没有塑性：这是20crmnti齿轮轴的主要加工削特点。当20crmnti齿轮轴的硬度达到HRC50～60时，属于最难加工的材料。(2)切削力大、切削温度高：为了改善切削条件，增大散热面积，专用刀片选择较小的主偏角和副偏角。这时会引起振动，要求要有较好的工艺系统刚性。(3)不易产生积屑瘤：20crmnti齿轮轴的硬度高、脆性大，加工加工易产生积屑瘤，被加工表面可以获得较低的表面粗糙度。(4)刀刃易崩碎、磨损：由于20crmnti齿轮轴的脆性大，车加工屑与刀刃接触短，切削力和切削热集中在专用刀片刃口附近，易使刀刃崩碎和磨损。(5)导热系数低：一般20crmnti齿轮轴的导热系数为7.12 W/(m?K)，约为45号钢的1/7。由于20crmnti齿轮轴的导热系数低，切削热很难通过切屑带走，加快了专用刀片磨损。
华菱超硬刀片20crmnti齿轮轴时的切削参数
1）用华菱超硬刀片精20crmnti齿轮轴时：淬硬工件硬度高于45HRC，效果最好，工件硬度越高，切削线速度宜取低值，如车硬度为70HRC的工件，其切削速度宜选用60-80m/min；通常在切削硬度为HRC55～65的材料时，超硬专用刀片的切削速度应在50～120m／min。铣削时的Vc=100～160m/min，每分钟进给量Vf=70～160mm/min；铰削时Vc= 60～130m/min，ap=0.1～0.2mm，f=0.07～0.2mm/r。
2）淬硬工件大余量加工时：由于淬火变形等其他原因，当淬硬工件车加工余量大于1mm时；专用刀片的切削阻力是精加工时的6-9倍。这时采用较小的进给量来降低切削阻力是最有效的办法；如果是对20crmnti齿轮轴进行断续切削加工，线速度设为精加工的2/3为佳;华菱BN-S20可以实现大纵深加工的同时，亦可承受间断切削加工的冲击。
3）当精车20crmnti齿轮轴的切深在0.1～0.3mm，进给量在0.05～0.025mm/r，精车后的工件表面粗糙度为Ra0.3～0.6μm，尺寸精度可达0.013mm。若能采用刚性好的标准数控车床加工，专用刀片的刚性好和刃口锋利，则精车后的工件表面粗糙度可达Ra0.3μm，尺寸精度可达0.01mm，可达到用数控磨床加工的水平。
厂家直销质量三包购买时请认准加工20crmnti齿轮轴专用专用刀片BN-S20牌号和BN-H20牌号超硬专用刀片，质量三包全程技术服务，华菱超硬华菱超硬专用刀片与其他材质专用刀片和同类产品相比有吃刀量大、抗冲击性能好，高耐磨性，寿命长等优点，欢迎垂询，前期沟通如何是选择适用专用刀片的重要步骤。
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20CrMnTi钢渗碳齿轮轴轴热处理工艺及切削加工刀具参数
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