鍛造齒輪鍛件工藝與技術

一、材料選擇與預處理

常用材料：

滲碳鋼：20CrMnTi、20CrNiMo（汽車齒輪）

調質鋼：42CrMo、35CrMo（重型齒輪）

特種鋼：18CrNiMo7-6（風電齒輪）

材料預處理：

超聲波探傷（坯料內部缺陷檢測）

等溫退火（改善切削性能，硬度控制在160-180HB）

磷皂化處理（冷鍛前表面潤滑）

二、鍛件鍛造工藝流程

熱模鍛工藝路線：

復制

下載

下料 → 中頻加熱（1150±20℃）→ 鐓粗 → 預鍛 → 終鍛 → 切邊 → 校正 → 控溫冷卻

關鍵工藝參數：

始鍛溫度：1150-1200℃（合金鋼）

終鍛溫度：≥850℃（防止混晶）

鍛造比：≥3（保證流線完整）

三、精密成形技術

閉式模鍛：

飛邊量控制在0.5-1.5mm

尺寸精度可達IT8-9級

溫鍛技術（200-800℃）：

適用于高精度齒輪（如同步器齒環）

表面粗糙度Ra≤3.2μm

等溫鍛造：

模具溫度與坯料一致（±10℃）

用于鈦合金等難變形材料

四、熱處理關鍵技術

滲碳熱處理工藝：

滲碳溫度：920-930℃

碳勢控制：0.8-1.2%C

淬火工藝：分級淬火（減少變形）

感應淬火工藝參數：

| 參數 | 模數≤5mm | 模數＞5mm |

|------|----------|----------|

| 頻率 | 50-100kHz | 8-30kHz |

| 功率 | 100-200kW | 300-500kW |

| 硬度 | 58-62HRC | 55-60HRC |

五、機械加工技術

齒形加工工藝對比：

| 工藝 | 精度等級 | 效率（齒/min） | 適用場景 |

|------|----------|---------------|----------|

| 滾齒 | IT7-8 | 3-8 | 大批量生產 |

| 插齒 | IT6-7 | 2-5 | 內齒輪/雙聯齒 |

| 磨齒 | IT4-5 | 0.5-2 | 高精度齒輪 |

修形技術：

齒向修形（鼓形量10-20μm）

齒廓修形（修緣量0.01-0.03mm）

六、質量控制體系

檢測項目與方法：

尺寸檢測：齒輪測量中心（精度0.5μm）

硬度檢測：顯微硬度梯度測試

探傷檢測：

磁粉檢測（表面裂紋≥0.1mm）

超聲波檢測（內部缺陷≥Φ1mm）

性能測試標準：

接觸疲勞試驗（GB/T 14229）

彎曲疲勞試驗（GB/T 14230）

七、典型缺陷與對策

缺陷類型產生原因解決方案

折疊 金屬流動不暢 優化模具圓角（R≥3mm） 

混晶 終鍛溫度過低 控制終鍛溫度≥850℃ 

滲碳不均勻 爐溫波動大 采用脈沖滲碳技術 

八、先進技術應用

數值模擬技術：

DEFORM鍛造成形仿真（預測金屬流線）

Sysweld熱處理變形預測（精度±0.1mm）

復合制造技術：

鍛造+增材復合制造（局部強化）

激光熔覆修復（齒面耐磨層）

智能化技術：

在線尺寸檢測（激光掃描）

自適應加工補償系統

九、技術經濟指標

材料利用率對比：

傳統切削：40-50%

精密鍛造：70-85%

疲勞壽命提升：

鍛造成形齒輪比切削加工壽命提高30-50%

流線完整的齒輪彎曲疲勞強度提高20%

十、發展趨勢

輕量化技術：

空心齒輪鍛造（減重15-30%）

鋁合金齒輪鍛件精密成形

綠色制造：

低溫鍛造（能耗降低25%）

無氧化加熱技術

智能化升級：

數字孿生全流程監控

AI工藝參數優化

鍛造齒輪技術正向著"凈成形、高性能、智能化"方向發展。以新能源汽車減速器齒輪為例，要求：

精度：DIN 5級

噪音：≤75dB

壽命：≥30萬公里

這些需求推動著精密鍛造、復合熱處理等技術的持續創新。