粉末冶金摩托车齿轮高频感应退火电源淬火裂纹分析以及改进措施

摩托车离合器，采用铁基粉末冶金制造，工件特点是径向尺寸大，厚度小和中心7孔位置精度要求高。齿轮采用高频感应退火电源淬火，工件随淬火夹具一通淬火冷却，淬火后齿轮进行200℃X2h回火处理，生产中发现，工件高频感应加热中，大部分齿轮出现裂纹缺陷，开裂工件占60%以上。

离合器齿轮淬火加热出现裂纹开裂和工件结构特点有关。该齿轮根据结构和世界要求，中心部位1个直径37和6个直径28的孔均布，器结构造成齿轮厚薄不均，孔间最窄处仅为3.5mm，从而导致工件高频感应加热过程中加热不分与为加热部分之间出现较大的组织应力和热应力。孔间薄壁部位是齿轮强度薄弱处，工件出现裂纹后，往往此处较早产生断裂失效。另一方面，粉末冶金制品有空隙存在，高频感应加热是由于受热不均，在夹角空隙处已形成应力集中并产生裂纹及崔氏裂纹扩展开裂。同时，粉末冶金工件由于齿轮厚薄不均，径向尺寸大，在薄壁处容易出现粉末未填满现象，工件密度不均匀是高频感应加热时各部位热导率不同，是工件产生的组织应力和热应力各部位差异加大，造成应力集中薄弱处出现裂纹与断裂失效。

根据以上分析，提出工艺改进措施如下：

（1）采用振动装粉法，改善密度分布，是齿轮各处分布均匀，防止填不满现象，减少淬火加热裂纹现象发生。

（2）减缓加热速度，减轻裂纹发生危险。

（3）设计制作齿轮高频感应加热淬火专用夹具，以减少和消除热处理高频感应加热裂纹。专用淬火夹具对原淬火夹具进行了改善，以托板外端环作为支撑面，齿轮上不增设平衡压块以减少应力和变形开裂倾向；工件加热时，齿轮中部有冷却水流过，缓解齿轮中部热量，使薄壁处减少因为高频感应加热出现的组织应力和热应力不均匀或应力集中而产生的断裂。

生产中采用上述改进工艺措施后，齿轮高频感应退火电源淬火加热时，裂纹现象消失，工件合格率达95%，满足了技术要求和生产要求。