德国轿车齿轮加工技能，震撼解读！
现在，我国已成为世界地一轿车制作与销售大国，轿车制作业已成为我国经济不可或缺的支柱产业。轿车齿轮制作与运用量（主机及配件运用）无疑成为世界地一。
轿车齿轮作为轿车上要害零件，首要用于传递动力和运动，并通过它们来改动发动机曲轴和主轴齿轮的速比。因为轿车行进状况随路况随机改变，因而轿车齿轮的工作状况非常复杂，这就要求轿车齿轮具有杰出的内质量。
轿车齿轮热处理工艺、特点与效果
轿车齿轮的内涵质量首要是指齿轮的显微安排、力学功能等目标满意技能要求，一起其他缺陷必须操控在规则的技能范围之内。
轿车齿轮内涵质量的好坏是决定齿轮质量的要害，其彻底取决于热处理质量，是齿轮完成低噪声、，长寿命的要害因素。
轿车齿轮热处理（工艺）包括：一是普通热处理，如退火、正火、淬火、回火、调质；二是外表热处理，其包括外表淬火（如感应淬火、激光淬火等）和化学热处理（如渗碳、碳氮共渗、渗氮、氮碳共渗等）。
1调质
调质是将齿轮等零件淬火后进行高温（500~650℃）回火的操作。调质处理常用于含碳量0.3%~0.5%（质量分数）的碳素钢或合金钢制作的齿轮。
调质能够细化晶粒，并获得均匀、具有必定弥散度、尤秀力学功能的回火索氏体安排。一般经调质处理后，齿轮硬度可达220~285HBW。调质齿轮的归纳功能优于正火。
调质常用于齿轮的准备热处理（如渗氮、感应淬火前的调质处理）和终究热处理。
2外表淬火
齿轮齿面淬火硬度一般为45~55HRC。外表淬火齿轮承载才能高，并能够承受冲击载荷。通常外表淬火齿轮的毛坯经正火或调质处理，以便使齿轮心部有必定的强度和韧度。
外表淬火首要有感应淬火、激光淬火与火焰淬火等。与渗碳淬火比较，外表淬火变形小、成本低、。
轿车齿轮外表淬火首要选用感应淬火工艺。因为感应加热速度快，几乎没有氧化、脱碳，齿轮变形很小，还易于完成局部加热及主动化生产，热处理成本低。因而，在现代化轿车行业中得到广泛应用。
3渗碳与碳氮共渗
渗碳淬火
渗碳淬火是先将齿轮等零件放入渗碳介质中，在880~950℃下加热、保温，使齿轮外表增碳，然后进行淬火。
轿车齿轮常用气体渗碳工艺。渗碳淬火、回火后齿轮外表硬度一般在58~63HRC。现在，渗碳淬火已经成为重要轿车齿轮（如差速器齿轮、驱动桥主从动弧齿锥齿轮、变速器齿轮等）的主导热处理工艺。
碳氮共渗
近几年轿车用主动变速器AIT渗碳齿轮的齿面在工作中的实践温度约达300℃，远高于正常的回火温度（150~200℃）。这种外表的温度将导致硬度下降，引发点蚀的产生。选用碳氮共渗后喷丸硬化可进步疲惫强度。在碳氮共渗时，随着含氮量的添加ΔHV（硬度降）进步，抗回火功能进步，抗回火温度到达300℃。
4渗氮与氮碳共渗
渗氮
渗氮是向齿轮等零件外表进入氮原子形成氮化层的化学热处理工艺。渗氮能够进步齿轮外表硬度、耐磨性、疲惫强度及抗蚀才能。渗氮处理温度低，因而齿轮变形小，无需磨削或只需精磨即可。
日本在轿车变速器齿轮热处理时选用渗氮工艺，德国Clocker-离子公司将离子渗氮应用于轿车齿轮，均进步了齿轮精度和运用寿命。
氮碳共渗
氮碳共渗是以渗氮为主一起进入碳的化学热处理工艺。氮碳共渗能够显著进步齿轮的耐磨性、抗胶合和抗擦伤才能、耐疲惫功能及耐腐蚀功能。现在，气体氮碳共渗应用于轿车、轻型客车变速器齿轮等零件。
轿车齿轮热处理的开展趋势
未来轿车齿轮正向重载、高速、和率等方向开展，并力求尺寸小、重量轻、寿命长和经济可靠。
（1）高品质
首要表现在：资料的均匀性，即要求资料具有杰出的成分和安排的均匀性；温度场和流体场，即不断改进温度场和各种流体场，如渗碳、渗氮、碳氮共渗的流体场和淬火的液体场的改进，进一步进步齿轮内涵质量。
（2）低能耗
齿轮热处理***配备的研制和开展，如开发更好的炉衬耐热和保温节能资料，尽可能下降炉壁温升，削减炉壁热损耗；废热归纳使用，如铸造余热的使用，进行铸造余热正火等，下降齿轮成本。
（3）环保
研究开发齿轮的新工艺，这些新工艺少（无）污染、环保，如低压真空渗碳、离子渗氮、双频感应淬火、激光淬火、稀土及BH催渗等技能的开展。
（4）智能化
智能化是齿轮热处理操控技能开展的必然趋势，计算机、传感器、智能库将构成智能热处理的中心，首要表现在：依据齿轮等零件的资料、技能要求等，体系主动生成工艺；生产过程的彻底闭环主动操控；齿轮等零件的热处理质量的预测、预判；体系故障主动诊断与处置；在线的自适应及应急应变才能，如开发了离子渗氮、碳氮共渗所用的氮势传感器和低压渗碳的碳势传感器等。
刀具经过砂轮刃磨后，刃口会存在不同程度的微观缺陷，在切削过程中，刀具刃口微观缺口极易扩展，加快刀具的磨损和损坏。刃口钝化是延常刀具寿命的金属切削配套技术，能有效减少或消除刃磨后的刀具刃口微观缺陷，以达到圆滑平整，提高刀具抗冲击性能，使刀具刃口锋利坚固。
刃口钝化方式可分为传统刃口钝化和特种刃口钝化。传统刃口钝化方式主要包括磨削钝化、毛刷钝化、拖曳钝化和喷砂钝化等；特种刃口钝化方式主要包括激光钝化、电火花电蚀钝化、电化学钝化和磨料水射流钝化等。
喷砂是以压缩空气为动力，以形成高速喷射束将喷料高速喷射到需要处理的工件表面，实现对工件表面的加工。由于磨料对工件表面的冲击和切削作用，工件的表面性能和形状会发生改变。而微喷砂技术是以传统喷砂技术为基础，采用微米级尺寸的磨料颗粒来进行待加工表面处理的技术，广泛应用于材料的表面处理，包括表面清洁、表面钝化和表面形貌处理。微喷砂处理的材料去除机理，包括裂纹扩展导致的脆性去除和磨料微切削产生的塑性去除。微喷砂技术在刀具领域主要应用在表面处理方面，如涂层刀具。通过对刀具基体表面进行相应的微喷砂处理，来改变基体的表面形貌，以增加涂层与刀具基体之间的粘结力，提高刀具的切削寿命。研究表明，对刀具的涂层表面进行微喷砂处理可以增加涂层硬度，提高刀具切削寿命。微喷砂技术在刀具刃口钝化领域没有得到广泛应用，理论研究还不充分。
本文通过微喷砂技术对硬质合金刀片YT15进行刃口钝化，研究微喷砂工艺参数对刃口半径的影响以及微喷砂处理对刃口质量的影响，并分析微喷砂处理的材料去除机理。
1试验步骤
试验以喷砂压力P、磨料比重W和喷砂时间T为因素，其中磨料比重W为磨料占水和磨料总质量的比重。每个因素设4个水平，进行64组全因素刃口钝化试验，因素水平见表1。
表1 微喷砂全因素试验因素水平
采用湿式手动喷砂机，喷砂角度45°，喷砂距离8mm。磨料为320目白刚玉，微喷砂加工如图1所示。选用可转位硬质合金刀片YT15，其尺寸标准为SNMN120404，相应的材料性能见表2。通过激光共聚焦显微镜(L***，Keyence VK-X200K)对微喷砂处理后的刀片刃口进行观测，试验观测指标为刀片刃口半径r和刃口线粗糙度Ra，终结果为三次测量后的平均值。同时对其刃口形貌进行扫描电子显微镜镜(SEM)观察，分析刃口材料去除机理。
图1 硬质合金刀具YT15微喷砂加工示意图
表2 硬质合金刀具YT15物理力学性能
2试验结果与分析
(1)微喷砂工艺参数对刃口半径的影响
图2为硬质合金刀具YT15刃口半径随微喷砂各工艺参数的变化趋势。图2a、图2b、图2c和图2d分别是在喷砂时间为20s、30s、40s和50s时刃口半径随喷砂压力的变化图。对比发现，在相同的喷砂压力和磨料比重下，随喷砂时间的增加，刀具刃口半径增大，这实质上是材料去除随着时间累积的结果。在相同的喷砂时间和磨料比重下，随喷砂压力的增加，刀具刃口半径增大。这是因为随着喷砂压强的增加，磨料流的出口速度增加，单颗粒磨料速度也相应增加。
硬质合金可看作是硬脆材料，根据单颗粒磨料冲蚀模型可知，单颗粒磨料的材料去除量与磨料颗粒的速度的指数成正比，使得单颗粒磨料的材料去除量增加。同时磨料流速度的增加，使单位时间内有效冲击刀具刃口的磨料颗粒数量增加，刃口材料的去除量变大。因此，增加喷砂压力相当于既增加磨料比重又增加喷砂时间，两者的共同作用使刃口半径增大。
由图2分析磨料比重对刀具刃口半径的影响可知，在喷砂压力为0.2MPa和0.25MPa时，随着磨料比重的增加，刀具的刃口半径先增大而后减小；而在喷砂压力为0.3MPa和0.35MPa时，随着磨料比重的增加，刀具的刃口半径呈现一直增大的趋势。同理，根据单颗粒磨料冲蚀模型分析可知，当喷砂压力较小时，随着磨料比重的增加，虽然单颗粒磨料速度减小，但是单位体积内磨料颗粒的数量增加，造成单位时间内磨料颗粒对刀具刃口的冲击次数增加，所以刃口材料的去除量变大。当磨料比重过大时，根据能量守恒可知，磨料流的速度减小很多，其中磨料颗粒的速度大幅降低，不仅减少了单颗粒磨料材料的去除量，也使单位时间内磨料对刀具刃口的冲击次数减少，进一步减少材料去除量，使得刃口半径随着磨料比重的增加先增大后减小。当喷砂压力较大时，随着磨料比重的增加，在单位时间内增加的磨料对刀具刃口的冲击次数所增加的材料去除量要多于单颗粒磨料速度降低而减少的材料去除量。总的来说，单位时间内材料去除量增加，因此在较大喷砂压力下，刀具的刃口半径随着磨料比重的增加而增加。
(a)T=20s(b)T=30s(c)T=40s(d)T=50s
图2 刃口半径随微喷砂各工艺参数的变化趋势
(2)微喷砂处理对刃口线粗糙度的影响
图3是硬质合金刀片YT15经过微喷砂刃口钝化处理前后的切削刃形貌。采用微喷砂工艺参数：喷砂压力P=0.2MPa，磨料比重W=0.1，喷砂时间T=30s。通过测量得到切削刃的相关参数见表3。
图3 未处理刀片与微喷砂刃口钝化刀片的切削刃形貌
可以发现，硬质合金刀片YT15的刃口轮廓由原来的r=6μm锐刃变成r=27μm的圆弧刃口。其切削刃形貌得到改善，刃口线粗糙度Ra由原来的0.79μm下降到0.5μm，Ry则由原来的6μm下降到3μm。这是由于微喷砂处理消除了刀具刃磨时产生的微观缺陷，改善了刃口质量。
表3 未处理刀片与微喷砂刃口钝化刀片刃口参数对比(μm)
图4是微喷砂全因素试验时硬质合金刀片YT15的刃口线粗糙度的分布情况。可以得出，硬质合金YT15刀片的刃口线粗糙度为0.3-0.8μm，满足刀片的刃口粗糙度要求。
图4 硬质合金刀具YT15刃口线粗糙度分布
(3)微喷砂刃口材料去除机理研究
刀片的微喷砂过程实质上是高速磨料射流冲击材料表面，实现材料的去除。其材料去除机理主要归结为磨料颗粒对材料的去除方式。对于脆性材料，其去除机理往往不只有脆性去除，还包括磨料颗粒的微剪切引起的塑性去除。
图5是硬质合金刀具YT15在喷砂压力P=0.25MPa、磨料目数M=320、喷砂时间T=20s和磨料比重W=0.1时的刃口形貌。可以看出，经过微喷砂处理后，刀具出现了圆弧刃口，对其圆弧刃口的区域A进行放大，可以观察刃口材料去除形成的微观形貌。通过区域B可以看出，其硬质合金中硬质相的去除多为由裂纹扩展造成的脆性断裂，这是由于棱角尖锐的磨料颗粒对于硬质相的冲击作用，使之产生径向裂纹和侧向裂纹，由于磨料颗粒的高频率冲击，进而造成侧向裂纹的扩张形成网状裂纹，达到材料的去除。对于C区域的观察，也可以发现刃口材料上存在磨料颗粒的刻划痕迹，这主要是由于具有锋利刃口的白刚玉磨料颗粒对工件材料的微切削作用导致。由于刀具材料中除硬质相成分外，还包括粘结相，其微切削作用相对于粘结相更为明显，粘结相材料先于硬质相去除，使得硬质相成分显露出来。因此微喷砂处理硬质合金刀具YT15的材料去除机理，包括由磨料冲击和水楔作用引起裂纹扩展而导致硬质相材料的脆性去除，还包括磨料颗粒的微切削作用引起的材料塑性去除。
图5 硬质合金刀具YT15微喷砂刃口形貌SEM图
小结
微喷砂处理可以对硬质合金刀具YT15刃口进行有效钝化，形成一定圆弧半径的刀具刃口。研究表明，刃口圆弧半径随着微喷砂时间和喷砂压力的增加而增大。对于磨料比重而言，在喷砂压力为0.2MPa和0.25MPa时，随着磨料比重的增加，刀具刃口半径先增大而后减小；在喷砂压力为0.3MPa和0.35MPa时，随着磨料比重的增加，刀具刃口半径呈现一直增大的趋势。微喷砂处理可有效改善硬质合金刀具YT15的刃口质量，消除微观缺陷，降低刃口线粗糙度，在结构上对刀具刃口进行钝化。硬质合金刀具YT15刃口材料的去除机理，包含由裂纹扩展而导致硬质相材料的脆性去除和微切削作用引起的材料塑性去除。
常见的修建给排水管材首要有塑料管、金属管和复合管三种。但其实远远超越这些类别，还有更多的新式管材。
1、钢管
钢管包含一般钢管、镀锌钢管及无缝钢管等。一般钢管用于非日子饮用水管道或一般工业给水管道。钢管外表镀锌(选用热浸镀锌工艺生产)是为防锈防腐蚀，以免影响水质，适用于日子饮用水水管或某些水质要求较高的工业用水水管；无缝钢管用于高压管网，其作业压力在1．6MPa以上。
钢管的衔接办法有螺纹衔接、焊接和法兰衔接。螺纹衔接即使用带螺纹的管道配件衔接。配件大都用可锻铸铁制成，分镀锌与不镀锌两种，其抗腐蚀性及机械强度均较大。现在钢制配件较少。镀锌钢管必须用螺纹衔接，其配件也应为镀锌配件。这种办法多用于明装管道。焊接是用焊机、焊条烧焊将两段管道衔接在一起。长处是接头严密，不漏水，不需配件，施工敏捷。但无法拆开。焊接只适用于不镀锌钢管。这种办法多用于暗装管道。
法兰衔接在较大管径(50m以上)的管道上，常将法兰盘焊接(或用螺纹衔接)在管端，再以螺栓将两个法兰衔接在一起，进而两段管道也就衔接在一起了。法兰衔接一般用在衔接阀门、止同阀、水表、水泵等处，以及需求经常拆开、检修的管段上。
2、给水塑料管
常用的给水塑料管是给水硬聚铝乙烯管(UPVC)、给水聚柄烯管(PP管)。此外，还有聚乙烯(PE)管，适用于运送水水温不超越40℃，其有关标准遵从《给水用聚乙烯(PE)管材》GB／T13663的规则；交联聚乙烯(PE—x)管：聚丁烯(PB)管，适于运送水水温为一20"--90℃。它们均具有较强的化学安稳性，耐腐蚀，不受酸、碱、盐、油类等介质的腐蚀，管壁润滑，水力功用好，质量较轻，加工设备便利。但共同的缺陷是耐温性差、强度较低。因而，在运用上也遭到必定的约束。
给水硬聚铝乙烯管(UPVc)，运送水的温度不超越45℃。UPVC管一般选用承插衔接，其间承插粘接适用于管外径20～1601m；橡胶圈衔接适用于管外径大于或等于63mm；与金属管配件、阀门等的衔接选用螺纹或法兰衔接。
给水聚柄烯管(PP管)，适用于体系作业压力不大于0．6Mpa，作业温度不大于70℃。给水聚柄烯管选用热熔承插衔接。与金属管配件衔接时，运用带金属嵌件的聚柄烯管件作为过渡，该管件与聚柄烯管选用热熔承插衔接，与金属管配件选用螺纹衔接。
3、PVC管
实际就是一种塑料管，接口处一般用胶粘接。因为其抗冻和耐热才能都不好，所以很难用作热水管。管材易开裂，遇热也简略变形，大多情况下，PVC管适用于电气穿线管道和排水管道。
4、铜管
铜管及其配件种类标准彻底，直径规模大，可从6mm一273mm恣意选用。铜管易曲折、易加工、易改动形状，能满意工程设备中管道布线和互相衔接的全部需求。特别在现场施工中，铜管的暂时堵截、折弯和打磨等都轻松自如。各种管道和配件既可拼装好后运抵现场，也能够在现场l暂时设备、效果圆满。
铜是一种质地坚固的金属，而腐蚀。能在种不同的环境中运用而不损坏。从国外的运用历史来看，许多铜管道的运用时间已超了修建物自身的运用寿命。因而铜水管是肯定安全牢靠的水管。
铜能够说是具有“绿色面孔的红色金属”。铜能按捺西菌生长，保持饮用水清洁卫生。铜制餐饮具历史悠久、***无味。
铜管及配件在高温、高压下仍能保持其形状和强度，也不会有长时间老化现象。
铜管有一层密实坚固的保护层，无论是油脂，碳水化合物，西菌和病毒，***液体，空气或紫外线均不能穿过它也不能腐蚀它污染水质。寄生物也不能栖息于铜外表。但铜管价位高是它的蕞大缺陷，是现在蕞高及的水管
5、复合资料管
跟着我国工业的不断开展和技术改进，在给水排水工程中选用了很多的新资料和新工艺，复合资料的管道在修建给水工程中得到了广泛的应用。
（1）铝塑复合管道
铝塑复合管道中心层选用焊接铝管，外层和内层选用中密度或高密度聚乙烯塑料或交联高密度聚乙烯，经热熔胶黏合复合而成。该管道既具有金属管道的耐压功用，又具有塑料管道的抗腐功用，是一种用于修建给水的较理想管材。铝塑复合管一般选用螺纹卡套压接，其配件一般是铜制品，它是先将配件螺帽套在管道端头，再把配件内芯套入端头内，然后用扳手扳紧配件与螺帽即可。耐高温功用良好，施工便利大大的进步了劳动效率。管道因为长时间的热胀冷缩会构成管壁错位致使构成渗漏。铝塑管受压时裂。在装修理念比较新的区域，铝塑管已经渐渐的没有了商场，归于被筛选产品。
（2）钢塑复合管道
钢塑复合管道是在钢管内壁衬(涂)必定厚度塑料复合而成的管子。一般分为衬塑钢管和涂塑钢管两种。钢塑复合管一般用螺纹衔接，其配件一般也是钢塑制品。
6、薄壁不锈钢管
跟着国民经济的开展和人民日子水平的进步，薄壁不锈钢水管和不锈钢管件已经成为国内给水管道体系开展的新趋势。满意健康要求的薄壁不锈钢管不会对水质构成二次污染，达到***直接饮用水质标准的需求。
薄壁不锈钢管是一种能够彻底收回使用的水管，不会给予孙子孙留下不行以处理的垃圾。
薄壁不锈钢管资料的强度高过了一切的水管资料，极大地降低了水管受外力影响漏水的可能性，很多地节省了水资源。
薄壁不锈钢管材地耐腐蚀功用优越，在长时间地运用过程中不会结垢，内壁光亮如故，运送能耗低，节省成本，是运送成本蕞低的水管资料。
薄壁不锈钢管资料的保温功用是铜资料水管的24倍，很多地节省了热水运送中地热能损耗。
薄壁不锈钢管不会污染高及卫生洁具，避免了洁具上发生不行擦洗地“红印”和“蓝印”。
因为，现在在薄壁不锈钢给水管材、管件领域中，相关同类产品的首要区别是衔接方法的不同，所以下面介绍一种常见便利的薄壁。
不锈钢给水管材、管件的衔接方法—卡压式衔接。以带有密封圈的承口管件衔接管道，用专用东西压紧管口而起密封和紧固效果的一种衔接方法。卡压式管件的根本组成是端部U型槽内装有O型密封圈的特殊形状的管接件。拼装时。将不锈钢水管插入管件中，用专用封压东西封压，封压部分的管件、管子被挤压成六角形，从而构成满足的衔接强度，一起因为密封圈的紧缩变形发生密封效果。管件成本低，适合民用商场的推行，明装工程设备简略，施工速度快。
7、给水铸铁管
给水铸铁管具有耐腐蚀性强、接装便利、运用期长(一般情况下，地下铸铁管的运用年限为60年以上)、价格低等长处，多用于DN大于或等于75咖的给水管道中，特别适用于埋地铺设。其缺陷为性脆、质量大、长度小、强度较钢管差。我国生产的给水铸铁直管有低压、普压、高压三种。
近年来在大型高层修建中，将球墨铸铁管规划为总立管，应用于室内给水体系。球墨铸铁管较一般铸铁管壁薄、强度高，其冲击功用为灰口铸铁管的10倍以上。球墨铸铁管选用橡胶圈机械式接口或承插接口，也能够选用螺纹法兰衔接的方法。
其他管材：
硬聚铝乙烯管（UPVC）
在世界规模内，硬聚铝乙烯管道（UPVC）是各种塑料管道中消费量蕞大的种类。选用这种管材，可对我国钢材紧缺、动力缺乏的局面起到积极的缓解效果，经济效益显着。
首要特点：
1、化学腐蚀性好，不生锈
2、内壁润滑，流体运送才能比铸铁管高43.7%
3、价格***
4、质量轻，易扩口、粘接、曲折、焊接
