在一系列機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)中，齒輪發(fā)揮著十分關(guān)鍵的作用，是一類(lèi)不可或缺的部件，所以，保證齒輪具有良好性能也便顯得尤為重要了。本文將基于齒輪表面強(qiáng)化技術(shù)展開(kāi)相應(yīng)的分析，包括傳統(tǒng)技術(shù)、新技術(shù)以及復(fù)合技術(shù)等，以期為齒輪表面強(qiáng)化工作提供一些有益的參考。

    齒輪表面強(qiáng)化概述
    隨著應(yīng)用環(huán)境的日益復(fù)雜，人們對(duì)齒輪表面性能提出了更高要求，不僅要求其具有一定的硬度、耐磨性，還要求其具有理想的心部韌性以及抗腐蝕性等。傳統(tǒng)技術(shù)（滲碳等）開(kāi)始難以滿足實(shí)際需要，新的齒輪表面強(qiáng)化技術(shù)（如激光加熱表面淬火技術(shù)、噴丸技術(shù)、表面鍍膜技術(shù)等）陸續(xù)出現(xiàn)，并得到了廣泛應(yīng)用。
    齒輪表面強(qiáng)化技術(shù)
    2.1.傳統(tǒng)技術(shù)
    以滲碳技術(shù)為例。對(duì)于汽車(chē)用齒輪而言，其制作工藝相對(duì)簡(jiǎn)單，絕大部分以普通低碳鋼、低碳合金鋼這兩種鋼材為原材料，先經(jīng)過(guò)滲碳淬火處理，再經(jīng)過(guò)低溫回火處理制作而成。滲碳工藝通常在920-930℃這一溫度條件下進(jìn)行，能夠在一個(gè)相對(duì)較短的時(shí)間內(nèi)使得滲層達(dá)到既定深度。接下來(lái)，先予以淬火處理，在經(jīng)過(guò)低溫回火處理，便能夠在齒輪表面形成一層高碳馬氏體，不僅強(qiáng)化了齒輪表面硬度，還提高了齒輪表面的耐磨性。至于心部則為低碳馬氏體，從而使其具有足夠的韌性。在齒輪表面強(qiáng)化處理中，滲碳技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用。需要指出的是，滲碳技術(shù)具有一系列難以克服的缺點(diǎn)，如需要較高的處理溫度，容易導(dǎo)致工件變形，無(wú)法獲得較高的表面精度等，上述缺點(diǎn)的存在使得該技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用存在一定的制約。當(dāng)齒輪對(duì)自身表面硬度要求一般時(shí)，往往不采用該表面處理技術(shù)。
    2.2.新技術(shù)
    2.2.1.激光加熱表面淬火技術(shù)
    該技術(shù)誕生于上世紀(jì)七十年代，其代表性的應(yīng)用為美國(guó)通用汽車(chē)公司采用這一技術(shù)對(duì)動(dòng)力轉(zhuǎn)向變速箱的內(nèi)表面予以處理。到上世紀(jì)八十年代中后期，激光加熱表面淬火技術(shù)已經(jīng)較為成熟，無(wú)論是理論發(fā)展，還是實(shí)際應(yīng)用，均獲得了空前發(fā)展。所謂激光表面加熱淬火技術(shù)指的是，將激光有效地聚集在一起，然后對(duì)相應(yīng)的工件進(jìn)行加熱，使其表面組織在極短時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)變成奧氏體，自行冷卻并最終在工件表面形成馬氏體淬硬層。對(duì)齒輪表面進(jìn)行強(qiáng)化時(shí)，如果采用的是傳統(tǒng)技術(shù)，那么在沿齒廓方向上通常無(wú)法形成呈均勻分布狀態(tài)的硬化層，然而，采用激光加熱表面淬火技術(shù)卻能夠很好地實(shí)現(xiàn)上述目的，除保證淬硬層呈均勻分布狀態(tài)外，還能使其具有一個(gè)較高硬度。
    2.2.2.噴丸技術(shù)
    所謂噴丸技術(shù)指的是，利用相應(yīng)的機(jī)械手段向工件表面施加一定的壓力，使其受壓變形，借助形變這種方式于工件表面生成硬化層（其深度范圍通常為0.5-1．5mm)。噴丸技術(shù)能夠有效提高工件表面硬度以及強(qiáng)度，因而在金屬表面改性加工中獲得了廣泛應(yīng)用。在科學(xué)技術(shù)的帶動(dòng)下，新的噴丸工藝不斷涌現(xiàn)，主要包括：一、激光噴丸。該技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)參數(shù)的有效控制，但存在殘余應(yīng)力偏大的缺憾；二、高壓水射流噴丸。該技術(shù)有效解決了殘余應(yīng)力分布問(wèn)題，因此，能夠使得工件具有一個(gè)良好的周期抗疲勞強(qiáng)度；三、微粒沖擊。該技術(shù)借助微小彈丸的沖擊以完成表面處理工作，能夠大幅提高工件表面的實(shí)際硬度，與此同時(shí)，不會(huì)出現(xiàn)表面粗糙度過(guò)大的問(wèn)題；四、超聲噴丸?？蓪?duì)材料表面進(jìn)行納米化處理，還有助于氮化溫度的有效降低。噴丸技術(shù)不僅能夠大幅強(qiáng)化工件的抗疲勞性能，還能夠明顯提升工件的抗腐蝕以及抗開(kāi)裂能力，所以，在汽車(chē)齒輪表面強(qiáng)化方面得以廣泛應(yīng)用。
    2.2.3.表面鍍膜技術(shù)
    在生產(chǎn)技術(shù)不斷提升的帶動(dòng)下，工業(yè)領(lǐng)域?qū)Ρ∧に哂械男阅芴岢隽烁叩囊?，一方面要求膜、襯底之間具有良好的附著性，另一方面要求膜具有理想的硬度，同時(shí)還應(yīng)具有厚度較深的特點(diǎn)。為實(shí)現(xiàn)上述要求，基于傳統(tǒng)沉積技術(shù)的離子鍍膜技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。所謂離子鍍膜技術(shù)指的是，在化學(xué)氣相沉積領(lǐng)域有機(jī)引入低壓氣體放電技術(shù)，借助直流電場(chǎng)，或者是高頻電場(chǎng)，又或者是微波場(chǎng)，給反應(yīng)氣體施加應(yīng)的作用，使其發(fā)生輝光放電。在那些具有低溫性質(zhì)的等離子體中，高能電子、反應(yīng)氣體這兩種物質(zhì)將會(huì)發(fā)生一系列非彈性碰撞，如此一來(lái)，導(dǎo)致反應(yīng)氣體分子發(fā)生電離或者激發(fā)效應(yīng)，從而減少了化合物形態(tài)轉(zhuǎn)化過(guò)程中所需要的能量，使得反應(yīng)溫度得以進(jìn)一步降低，當(dāng)溫度降低時(shí)，便能夠于工件表面形成理想的化合物涂層。
    該技術(shù)的優(yōu)勢(shì)：一、鍍膜操作時(shí)不需要過(guò)高溫度，僅為500℃左右^[3]，如此一來(lái)，使得可用基材的選擇范圍得以大幅拓寬；二、形成的鍍層不僅涂覆均勻，而且性能穩(wěn)定，另外，技術(shù)支持工業(yè)化生產(chǎn)；三、對(duì)于離子體而言，其滲、鍍工藝能夠同爐完成，從而有效簡(jiǎn)化了工藝，使得效率得以明顯提高；四、其薄膜成分具有良好的可控性，因而便于梯度沉積的實(shí)現(xiàn)。由于具有上述優(yōu)點(diǎn)，該技術(shù)在那些對(duì)耐磨性有著較高要求的齒輪表面處理上得到了良好的應(yīng)用。
    2.3.復(fù)合強(qiáng)化技術(shù)
    以傳統(tǒng)技術(shù)和新技術(shù)的結(jié)合應(yīng)用為例。對(duì)工件予以“等離子滲氮+類(lèi)金剛石膜”復(fù)合強(qiáng)化處理之后，無(wú)論在表面硬度方面，還是在膜／基結(jié)合強(qiáng)度方面，又或者是耐磨性能方面，均明顯強(qiáng)于僅采用鍍類(lèi)金剛石膜的那一類(lèi)工件。氮化處理之后，將會(huì)于鋼表面生成一定深度的硬化層，該硬化層為類(lèi)金剛石膜提供了一個(gè)良好支撐體。硬化層硬度的大幅增加，使得類(lèi)金剛膜表面、鋼基體之間存在一個(gè)明顯的硬度梯度，如此一來(lái)，使得材料表面獲得了更為優(yōu)異的性能，如良好的耐腐蝕性等。類(lèi)金剛膜能夠有效強(qiáng)化工件表面的抗磨損性能。這種復(fù)合強(qiáng)化技術(shù)能夠?qū)X輪表面性能，尤其是耐磨性產(chǎn)生積極改善，所以，在齒輪表面強(qiáng)化方面具有理想的應(yīng)用前景。

    目前，在齒輪表面強(qiáng)化方面，復(fù)合強(qiáng)化技術(shù)具有十分明顯的優(yōu)越性，因而獲得了人們的普遍認(rèn)可。越來(lái)越多的專(zhuān)家、學(xué)者開(kāi)始致力于該領(lǐng)域的研究，相信不久的將來(lái)，復(fù)合強(qiáng)化技術(shù)將會(huì)在齒輪表面強(qiáng)化領(lǐng)域發(fā)揮出更大的作用。