联系我们  设为pc蛋蛋  加入收藏  
请选择语言版本:
  · 企业动态
  · 行业动态
    您的位置:pc蛋蛋 > 新闻资讯 > 行业动态 > 我国齿轮行业新材料新工艺技术创新


我国齿轮行业新材料新工艺技术创新

    国外先进水平的车桥保修期为100万~150万km,而国内重载驱动桥的保修期为10万km。另外,国内重型车桥精度低、噪声大,已成为重卡用户的一大烦恼,与国际先进水平差距很大。

    从商用车供应链系统来看,车桥制造商与其他零部件厂商一样,正遭受着来自主机厂以及钢材、油、煤等原材料涨价的双重压力。2008年驱动桥企业的采购成本分别同比增长10.7%,但销售价仅增长1.4%,根本无法弥补原材料上涨的成本压力。

    因此,我国商用车驱动桥制造业围绕提高精度,延长使用寿命,降低制造成本,大力展开科技创新,创立具有自主知识产权的制造技术,已成为行业发展的必然趋势。

    一、自主创新的技术成果与进展

    1.稀土催渗技术

    对驱动桥齿轮弯曲疲劳寿命影响最大的因素有4个;心部硬度、啮合精度、渗层对齿轮心部的压应力,以及齿根部位的非马组织。采用Cr-Mn-Ti系齿轮钢,代替Cr-Ni-Mo系齿轮钢是解决钢材采购成本问题的惟一途径。按2010年5月价格,由国外引进且国内常用的17CrNiMo6H、20CrNi2MoH钢材价为13000~11000元/t,淬透能力与之相同的Cr-Mn-Ti系齿轮钢材价格为5000~6000元/t。

    Cr-Mn-Ti系齿轮钢惟一的缺点是抗内氧化的能力低,按常规渗碳工艺,齿根部位非马组织0.03~0.05mm,达不到≤0.02mm的要求;而齿根非马组织太高,降低了齿轮表层对心部的压应力。哈工大与哈汇隆齿轮厂合作,采用稀土催渗工艺,成功地解决了这一难题;将457锥齿轮齿根部位的非马组织控制在0.02mm以内,所用钢材为Cr-Mn-Ti系。目前,哈工大的稀土催渗技术已取得国家发明专利。该专利技术使得我国建立自己的Cr-Mn-Ti齿轮用钢合金化体系成为可能。

    2.重载驱动桥锥齿轮Cr-Mn-Ti齿轮钢的应用

    重载驱动桥锥齿轮及工业齿轮的特点是,齿轮的截面大,齿轮淬火所产生的热应力对齿轮的热后变形影响大。为减轻热应力对齿轮啮合精度的影响,欧洲重载工程用车生产厂应对的措施是:

    (1)降低齿轮用钢的含碳量马氏体的比体积与钢材的含碳量有关,含碳量越高,齿轮心部发生马氏体相变产生的体积效应越大,齿轮的热后变形越大。为减小齿轮的热后变形,应尽量降低钢材的含碳量。欧洲重载驱动桥锥齿轮和工业齿轮用钢均为17CrNiMo6H,含碳量(质量分数)为0.14%~0.20%。

    (2)提高齿轮钢材的淬透能力重载驱动桥主动锥齿轮用钢淬透性J25=34~41HRC,德国弗兰德公司的工业齿轮用钢的淬透性J30=34~41HRC。

    (3)降低淬火冷却速度采用冷却强度较低的分级淬火油,减小热应力。

    CGMA001-1∶2004车辆齿轮钢采购标准,其中的20CrMnTiH6钢是用于重载驱动桥主动锥齿轮的试用钢种。生产实践证明,该钢种用于重载驱动桥主动锥齿轮不是好的选择,原因如下:

    第一,按照上述欧洲的技术方案,为减小热应力,应当采用分级淬火油淬火,配用钢材的淬透性应为J25=34~41HRC。20CrMnTiH6钢淬透性为J25=30~36HRC,若采用分级淬火油,齿轮心部淬火硬度为30~36HRC,达不到34~41HRC的要求。其中心部硬度低于32HRC的锥齿轮,10万km的保修期未到,就会出现早期断齿。

    第二,因为20CrMnTiH6钢的淬透性低,为保障齿轮心部硬度能达到34~41HRC,齿轮厂只能采用快速淬火油,将齿轮心部淬火冷速由J25提高到J15。其后果是:齿轮淬火冷速快,产生的热应力大,热后变形大。

    第三,因为20CrMnTiH6钢的合金量较低,为使钢的淬透性达到J15=34~41HRC的要求,实际含碳量(质量分数)应提高到0.21%~0.23%。

    目前,一汽集团重载驱动桥锥齿轮用钢为22CrNiMoH、22CrMoH,含碳量(质量分数)为0.19%~0.25%。与欧洲齿轮行业采用的17CrNiMo6H钢相比,我国重载驱动桥齿轮用钢材的含碳量高。锥齿轮淬火冷速快,热应力大。钢材含碳量高,马氏体相变的体积效应高,是锥齿轮啮合精度低、噪声高的重要原因。

    目前,我国提高齿轮啮合精度、降低噪声只能靠“磨齿”,磨削量0.10~0.30mm。据报道,磨齿能提高啮合精度,但对降低噪声效果不佳。采用“珩齿”工艺既能提高齿轮的啮合精度,又能显着降低噪声,磨削量0.02~0.05mm,成本是磨齿工艺的一半。采用“珩齿”工艺的先决条件是齿轮热后变形不能太高。因此,降低淬火冷速,采用低碳高淬透性齿轮用钢材,降低齿轮的热后变形,为执行“珩齿”工艺创造条件,是必须采取的措施。

    2005年曾有人提出:用17Cr2Mn2TiH钢代替国外引进的Cr-Ni-Mo系重载驱动桥齿轮用钢;钢的淬透性J25=34~41HRC;可采用729分级淬火油。钢材的含碳量、淬透性均与17CrNiMo6H钢相同,可全部吸取欧洲齿轮行业的先进经验。双骏、株齿、汇丰齿轮厂用17Cr2Mn2TiH2齿轮钢代替22CrMoH钢,用于153驱动桥主动锥齿轮;用17Cr2Mn2TiH3钢代替20CrNi3H、22CrNiMoH钢,用于457驱动桥主动锥齿轮,共生产50000套驱动桥齿轮。EQ153N2B桥台架寿命考核结果:日产柴标准规定:输出扭距30000N·m,输出10万次合格。17Cr2Mn2TiH2主动锥齿轮输出扭距30000N·m,输出40~50万次齿断,大大超过日产柴标准要求,并且齿轮啮合精度高,噪声低。株齿用17Cr2Mn2TiH与22CrNiMoH对比试验,用于457桥主动锥齿轮,台架寿命相当,跟踪跑车试验未见异常。从2005~2010年,5万套主动锥齿轮投放市场,至今没有出现锥齿轮失效的信息返回。鉴于上述成功的试验,17Cr2Mn2TiH钢将纳入新标准,作为试用钢,用于153、457、460、485、500重载驱动桥锥齿轮用钢,以进一步在实践中考核、完善重载驱动桥齿轮用钢。

    (2)提高齿轮钢材的淬透能力重载驱动桥主动锥齿轮用钢淬透性J25=34~41HRC,德国弗兰德公司的工业齿轮用钢的淬透性J30=34~41HRC。

    (3)降低淬火冷却速度采用冷却强度较低的分级淬火油,减小热应力。

    CGMA001-1∶2004车辆齿轮钢采购标准,其中的20CrMnTiH6钢是用于重载驱动桥主动锥齿轮的试用钢种。生产实践证明,该钢种用于重载驱动桥主动锥齿轮不是好的选择,原因如下:

    第一,按照上述欧洲的技术方案,为减小热应力,应当采用分级淬火油淬火,配用钢材的淬透性应为J25=34~41HRC。20CrMnTiH6钢淬透性为J25=30~36HRC,若采用分级淬火油,齿轮心部淬火硬度为30~36HRC,达不到34~41HRC的要求。其中心部硬度低于32HRC的锥齿轮,10万km的保修期未到,就会出现早期断齿。

    第二,因为20CrMnTiH6钢的淬透性低,为保障齿轮心部硬度能达到34~41HRC,齿轮厂只能采用快速淬火油,将齿轮心部淬火冷速由J25提高到J15。其后果是:齿轮淬火冷速快,产生的热应力大,热后变形大。

    第三,因为20CrMnTiH6钢的合金量较低,为使钢的淬透性达到J15=34~41HRC的要求,实际含碳量(质量分数)应提高到0.21%~0.23%。

    目前,一汽集团重载驱动桥锥齿轮用钢为22CrNiMoH、22CrMoH,含碳量(质量分数)为0.19%~0.25%。与欧洲齿轮行业采用的17CrNiMo6H钢相比,我国重载驱动桥齿轮用钢材的含碳量高。锥齿轮淬火冷速快,热应力大。钢材含碳量高,马氏体相变的体积效应高,是锥齿轮啮合精度低、噪声高的重要原因。

    目前,我国提高齿轮啮合精度、降低噪声只能靠“磨齿”,磨削量0.10~0.30mm。据报道,磨齿能提高啮合精度,但对降低噪声效果不佳。采用“珩齿”工艺既能提高齿轮的啮合精度,又能显着降低噪声,磨削量0.02~0.05mm,成本是磨齿工艺的一半。采用“珩齿”工艺的先决条件是齿轮热后变形不能太高。因此,降低淬火冷速,采用低碳高淬透性齿轮用钢材,降低齿轮的热后变形,为执行“珩齿”工艺创造条件,是必须采取的措施。

    2005年曾有人提出:用17Cr2Mn2TiH钢代替国外引进的Cr-Ni-Mo系重载驱动桥齿轮用钢;钢的淬透性J25=34~41HRC;可采用729分级淬火油。钢材的含碳量、淬透性均与17CrNiMo6H钢相同,可全部吸取欧洲齿轮行业的先进经验。双骏、株齿、汇丰齿轮厂用17Cr2Mn2TiH2齿轮钢代替22CrMoH钢,用于153驱动桥主动锥齿轮;用17Cr2Mn2TiH3钢代替20CrNi3H、22CrNiMoH钢,用于457驱动桥主动锥齿轮,共生产50000套驱动桥齿轮。EQ153N2B桥台架寿命考核结果:日产柴标准规定:输出扭距30000N·m,输出10万次合格。17Cr2Mn2TiH2主动锥齿轮输出扭距30000N·m,输出40~50万次齿断,大大超过日产柴标准要求,并且齿轮啮合精度高,噪声低。株齿用17Cr2Mn2TiH与22CrNiMoH对比试验,用于457桥主动锥齿轮,台架寿命相当,跟踪跑车试验未见异常。从2005~2010年,5万套主动锥齿轮投放市场,至今没有出现锥齿轮失效的信息返回。鉴于上述成功的试验,17Cr2Mn2TiH钢将纳入新标准,作为试用钢,用于153、457、460、485、500重载驱动桥锥齿轮用钢,以进一步在实践中考核、完善重载驱动桥齿轮用钢。

柳峰概况 | 品牌文化 | 产品中心 | 人才理念 | 行业资讯 | 意见反馈 | 在线订购 | 电子地图 | 联系我们 |
  地址:福建省晋江市安海前埔工业区 邮编(P.C.):362261  、 制作维护
晋江市安海柳峰汽车配件工贸有限公司 版权所有 Copyright(c)2010-2011 All Rights Reserved