在齒輪的表面硬化技術(shù)中，滲碳淬火是一項歷史悠久、非常成熟的傳統(tǒng)工藝，隨著溫度控制、碳勢控制等配套技術(shù)的發(fā)展，一直是齒輪強(qiáng)化的首胎毛筆選工藝，但是由于氮化技術(shù)，尤其是離子氮化技術(shù)所具有的獨特優(yōu)勢，近年來在齒輪產(chǎn)品上的成功應(yīng)用實例越來越多，也成為齒輪表面硬化的一個重要途徑。 　　本文試圖從經(jīng)濟(jì)性方面，對滲碳淬火和離子滲氮技術(shù)進(jìn)行對比分析，為齒輪設(shè)計和工藝選擇提供參考。 　　1.對比分析 　　進(jìn)行對比分析的前提，是兩種工藝下的齒輪產(chǎn)品具有彼此相當(dāng)?shù)某休d能力。這里選擇我公司昀常用的滲氮齒輪用鋼42CrMo和滲碳齒輪用鋼20Cr Ni2Mo作為比較的基礎(chǔ)，從原材料、熱處理及相關(guān)工序成本進(jìn)行系統(tǒng)分析。 　　有數(shù)據(jù)表明，離子滲氮件比滲碳嬰兒游泳淬火件的表面耐磨性要高出70%～80% ，其滲氮層具有良好的耐磨性能已基本達(dá)到共識。表1和表2分別列出了兩種齒輪的彎曲疲勞極限和接觸疲勞極限數(shù)據(jù)，這是衡量纏繞膜齒輪承載能力的兩項昀基本指標(biāo)。 表1 齒輪彎曲疲勞極限 （R = 99% ） 齒輪材料 熱處理工藝 有效層深 /mm σF /MPa 42CrMo 調(diào)質(zhì) +離子氮化 0.7 280 20CrNi2Mo 常規(guī)滲碳淬火 1.2～1.3 226 表2齒輪接觸疲勞極限 （R = 99% ） 齒輪材料 熱處理工藝 有效層深 /mm σH /M Pa 42CrMo 調(diào)質(zhì) +離子氮化 0.7 1533 20CrNi2Mo 常規(guī)滲碳淬火 1.2～1.3 1415 　　從表1、表2可以看出， 0.7mm滲氮層的42CrMo齒輪與1.2～1.3mm滲層深度的20CrNi2Mo滲碳淬火齒輪相比，具有彼此相當(dāng)甚至略高的承載能力。本文以此作為對比分析的基點。 　　20CrNi2Mo滲碳淬火齒輪的基本油罐車運輸工藝流程為:外購鍛件→正火→制齒→滾齒及清理→滲碳淬火及回火→拋丸→磨齒。42CrMo滲氮齒輪的基本工藝流程為:外購鍛件→調(diào)質(zhì)→插齒及清理→滲氮。這也是兩種齒輪制造成本的主要組成部分。 　　（1）原材料成本 按照目前市場行情， 42CrMo鋼材鍛件價格為9000元/t，即9.0元/kg，而20CrNi2Mo鋼材鍛件價格為 18000元/t，即 18元/kg，后者是前者的兩倍。 （2）預(yù)備熱處理成本 20CrNi2Mo齒坯正火成本為0.8元/kg，而42CrMo齒坯調(diào)質(zhì)成本為1.2元/kg。 　　（3）制齒工藝成本 根據(jù)我公司的工藝流全自動洗車機(jī)程與核算標(biāo)準(zhǔn)，對兩種齒輪在同等模數(shù)、齒數(shù)條件下的制齒濾料成本進(jìn)行折算， 20CrNi 2Mo齒輪滾齒成本約為0.5元/kg，而 42CrMo齒輪的插齒成本約為 1.3元 /kg。 　　（4）熱處理成本 根據(jù)滲層深度，離子滲氮工藝8.0元/kg，滲碳淬火工藝（按磨前深度1.5mm計）為4.6元/kg。此項成本已經(jīng)考慮了水、電、氣、工藝材料、人工及設(shè)備等因素。 　　（5）拋丸成本 0.3元/kg，jx于滲碳淬火齒輪，而滲氮齒輪則無此項成本。 　　（6）后續(xù)加工成本 根據(jù)對比齒輪的參數(shù)以及磨齒工時進(jìn)行折算， 20CrNi2Mo齒輪的此項成本為48.5元/kg，而滲氮齒輪則無此項成本。 　　2.效果分析經(jīng)過對以上兩種硬化齒輪的各項成本進(jìn)行匯總，其結(jié)果如表3所示。 　　從表3可以看出， 42Cr Mo離子滲氮齒輪的搪瓷反應(yīng)釜成本僅相當(dāng)于20Cr Ni2Mo滲碳淬火齒輪的27%左右，因此，從經(jīng)濟(jì)角度來說，離子滲氮齒輪具有相當(dāng)大的優(yōu)勢。 　　表3 成本匯總（元/kg） 項 目 滲碳淬火 離子氮化 原材料 18 9.0 預(yù)備熱處理 0.8 1.2 制齒工藝 0.5 1.3 熱處理 4.6 8.0 拋丸 0.3 — 后續(xù)加工 48.5 — 合計 72.7 19.5 　　當(dāng)然，與其他任何技術(shù)一樣，這兩種強(qiáng)化工藝都有各自的局限性和適用范圍，其中離子滲氮工藝一般只適用于模數(shù)8mm以下的齒輪產(chǎn)品。對于更大模數(shù)的齒輪，隨著其肛腸病zl儀硬化層深度要求的提高，工藝周期會大大延長，其在經(jīng)濟(jì)性方面的優(yōu)勢也會越來越不明顯。對于某些磨齒不便的工件，如蝸桿、內(nèi)齒圈等，只能采用滲氮電鍍設(shè)備之類的硬化技術(shù)。本文對這些因素不再討論。 　　3.結(jié)語 　　離子滲氮技術(shù)的優(yōu)勢，主要包括低變形、高耐磨性、耐腐蝕性，以及可靠的抗膠合能力，現(xiàn)在看來，還有其良好的經(jīng)濟(jì)性。近幾年，隨著脈沖電源和計算機(jī)等相關(guān)臺球桌技術(shù)的發(fā)展，離子滲氮技術(shù)也越來越成熟，不僅逐電鍍生產(chǎn)線步取代落后的氣體滲氮工藝，而且在一定范圍內(nèi)可以替代氣體滲碳工藝。 　　另外，由于受能源危機(jī)的沖擊，國內(nèi)風(fēng)電設(shè)備呈現(xiàn)出快速的發(fā)展勢頭。雖然目前在風(fēng)電設(shè)備市場中，國產(chǎn)份額還達(dá)不到半壁江山，但是潛力巨大。昀腦循環(huán)zl機(jī)近財政部已出臺政策，風(fēng)電設(shè)備研發(fā)將獲得大力補(bǔ)貼。這種大背景，更是為離子滲氮技術(shù)的應(yīng)用搭建了廣闊的平臺