粉末冶金摩托車齒輪高頻感應退火電源淬火裂紋分析以及改進措施

摩托車離合器，采用鐵基粉末冶金制造，工件特點是徑向尺寸大，厚度小和中心7孔位置精度要求高。齒輪采用高頻感應退火電源淬火，工件隨淬火夾具一通淬火冷卻，淬火后齒輪進行200℃X2h回火處理，生產中發現，工件高頻感應加熱中，大部分齒輪出現裂紋缺陷，開裂工件占60%以上。

離合器齒輪淬火加熱出現裂紋開裂和工件結構特點有關。該齒輪根據結構和世界要求，中心部位1個直徑37和6個直徑28的孔均布，器結構造成齒輪厚薄不均，孔間最窄處僅為3.5mm，從而導致工件高頻感應加熱過程中加熱不分與為加熱部分之間出現較大的組織應力和熱應力。孔間薄壁部位是齒輪強度薄弱處，工件出現裂紋后，往往此處較早產生斷裂失效。另一方面，粉末冶金制品有空隙存在，高頻感應加熱是由于受熱不均，在夾角空隙處已形成應力集中并產生裂紋及崔氏裂紋擴展開裂。同時，粉末冶金工件由于齒輪厚薄不均，徑向尺寸大，在薄壁處容易出現粉末未填滿現象，工件密度不均勻是高頻感應加熱時各部位熱導率不同，是工件產生的組織應力和熱應力各部位差異加大，造成應力集中薄弱處出現裂紋與斷裂失效。

根據以上分析，提出工藝改進措施如下：

（1）采用振動裝粉法，改善密度分布，是齒輪各處分布均勻，防止填不滿現象，減少淬火加熱裂紋現象發生。

（2）減緩加熱速度，減輕裂紋發生危險。

（3）設計制作齒輪高頻感應加熱淬火專用夾具，以減少和消除熱處理高頻感應加熱裂紋。專用淬火夾具對原淬火夾具進行了改善，以托板外端環作為支撐面，齒輪上不增設平衡壓塊以減少應力和變形開裂傾向；工件加熱時，齒輪中部有冷卻水流過，緩解齒輪中部熱量，使薄壁處減少因為高頻感應加熱出現的組織應力和熱應力不均勻或應力集中而產生的斷裂。

生產中采用上述改進工藝措施后，齒輪高頻感應退火電源淬火加熱時，裂紋現象消失，工件合格率達95%，滿足了技術要求和生產要求。