一、变形的核心诱因分析

1. 热应力失衡

• 加热时内孔膨胀快于外周，若温度梯度超过 50℃/mm，会产生径向拉应力（超过屈服强度时引发塑性变形）。
• 典型案例：直径 300mm 钢齿轮局部过热（温差＞80℃），拆卸后内孔椭圆度从 0.03mm 增至 0.15mm。

2. 结构受力不均

• 拉马爪钩间距不一致，或齿轮未水平支撑，导致拆卸时承受偏载弯矩（如单侧受力超 20% 额定载荷）。
• 重力影响：大型齿轮（重量＞50kg）悬空加热时，因自重产生下垂变形（下垂量≈0.01mm/kg・m）。

3. 材料特性影响

• 高碳钢（如 45# 钢）加热至 180℃以上时，珠光体组织开始软化，抗拉强度下降 15%~20%，易发生蠕变变形。
• 铝合金齿轮（如 2A12）热膨胀系数大（23×10⁻⁶/℃），温度超 150℃时晶粒粗大化，延伸率降低 30%。

二、加热阶段防变形技术

1. 温度场均匀控制方案

2. 升温速率精确控制

• 公式计算：升温速率 v≤K・δ²/λ（K 为安全系数 0.2，δ 为齿轮壁厚 mm，λ 为热导率 W/(m・K)）
  ▶ 例：45# 钢齿轮（δ=20mm，λ=45W/(m・K)），v≤0.2×20²/45≈1.78℃/min，实际控制在 1~2℃/min。
• 分段保温：在材料相变点（如钢的 200℃、铝合金的 100℃）前保温 30min，释放内部应力。

三、工装与受力控制技术

1. 支撑工装设计规范

• 三点支撑法：
  使用可调式三角支撑架（材质为 45# 钢淬火，硬度 HRC45~50），支撑点位于齿轮宽度的 1/3 处，且三点连线构成等边三角形（见图 1）。
  ▶ 计算示例：直径 500mm 齿轮，支撑点距内孔边缘 100mm，单个支撑点承重≤齿轮重量的 1/3 + 拉马轴向力的 1/3。
• 大型齿轮防下垂工装：
  对重量＞100kg 的齿轮，需在拉马对侧加装辅助支撑（如液压千斤顶），支撑力按 F=mg/2+F 拉 / 2 计算（m 为齿轮质量，F 拉为拉马轴向力）。

2. 拉马操作关键参数

• 预紧力平衡：拉马三爪预紧力差值≤5%，可用扭矩扳手控制螺杆预紧扭矩（如 M24 螺杆扭矩控制在 300~350N・m）。
• 轴向力控制：
  轴向力 F≤πd²[σ]/4（d 为轴径 mm，[σ] 为材料许用应力，钢取 120MPa，铝合金取 60MPa）
  ▶ 例：轴径 50mm 钢齿轮，F≤3.14×50²×120/4≈235.5kN，需选用额定载荷≥250kN 的液压拉马。

四、材料与工艺适配方案

1. 不同材质齿轮的特殊处理

2. 表面处理齿轮的保护

• 渗碳齿轮：加热温度≤160℃，并通入氮气保护（纯度 99.99%，流量 5~10L/min），防止表面脱碳。
• 镀硬铬齿轮：采用电磁感应加热（避免火焰加热导致铬层开裂），加热后立即喷涂防锈剂（盐雾测试≥500h）。

五、冷却与检测控制流程

1. 梯度冷却工艺

• 空气中自然冷却：室温 20℃时，冷却速率控制在 0.5~1℃/min（可通过风扇调节风速）。
• 关键步骤：当齿轮温度降至 100℃时，涂抹防锈油（粘度 40℃时 46mm²/s），防止表面氧化。

2. 变形检测标准

• 内孔圆度：使用圆度仪检测，误差≤0.01D（D 为内孔直径 mm），如 φ100mm 孔允许误差≤0.01mm。
• 端面跳动：百分表检测，跳动量≤0.005mm/mm（齿轮宽度），如宽度 100mm 允许跳动≤0.5mm。

六、典型防变形案例

• 风电增速箱齿轮拆卸：
  齿轮参数：直径 1200mm，材质 20CrNi2MoA，过盈量 0.15~0.2mm。
  方案：采用电磁感应加热（频率 10kHz），分三段升温（50℃→120℃→180℃，各保温 30min），配合六爪液压拉马（对称分布），拆卸后圆度误差 0.03mm（标准≤0.05mm）。
• 航空发动机齿轮拆卸：
  齿轮参数：直径 80mm，材质 7075 铝合金，过盈量 0.08~0.12mm。
  方案：硝盐浴加热（110℃±5℃），使用专用铝合金拉马（爪钩表面镀硬铬），冷却时置于 10℃恒温箱（降温速率 0.3℃/min），变形量＜0.01mm。