[發(fā)明專利]焊接結(jié)構(gòu)滲碳淬火齒輪的加工工藝

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810233087.1
• 申請日: 2008-11-20
• 公開（公告）號: CN101407017A
• 公開（公告）日: 2009-04-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 曹殿愛;楊有生;陽靖;陳光清
• 申請（專利權(quán)）人: 重慶齒輪箱有限責(zé)任公司
• 主分類號: B23P15/14
• 分類號: B23P15/14;C21D9/32;C21D1/18;C23C8/22
• 代理公司: 重慶市前沿專利事務(wù)所
• 代理人: 陳 敏

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種齒輪的工藝方案，尤其涉及一種大型焊接結(jié)構(gòu)滲碳淬火齒輪的加工工藝。

背景技術(shù)

大型齒輪箱，在保證大功率傳動需要的同時，為適應(yīng)某些特殊場合的運用還必須考慮其輕量化的需要，同時齒輪的輪齒要能耐磨、抗沖擊，需使用較好的合金材料，為節(jié)約成本，大型齒輪一般都不是整體式結(jié)構(gòu)，往往將齒圈、輪輻、輪轂各自單獨加工，然后采用焊接、烘裝或用緊固件將其連接成整體。由于焊接結(jié)構(gòu)滲碳淬火齒輪的齒圈徑向厚度尺寸可相應(yīng)減薄，節(jié)約了較貴的合金材料，而且減少了組合式齒輪中鉆鉸孔等繁雜工序，并無需使用大量的緊固件，從而大大降低成本，因此焊接結(jié)構(gòu)滲碳淬火齒輪以其工藝流程簡單、生產(chǎn)周期短、重量輕、成本低，而受到廣泛的運用。特別是重量受到限制的某些設(shè)備，采用焊接結(jié)構(gòu)滲碳淬火硬齒面齒輪更能體現(xiàn)出它的優(yōu)越性，因而在現(xiàn)今的船舶、冶金等行業(yè)中，焊接結(jié)構(gòu)滲碳淬火齒輪也被逐漸采用。

為了保證齒圈輪齒在大功率傳動時有足夠的強(qiáng)度，齒圈材料一般均采用低碳、合金元素較多的合金結(jié)構(gòu)鋼并經(jīng)滲碳淬火處理。如果先將齒圈進(jìn)行滲碳淬火處理再與輪輻等件進(jìn)行焊接，由于焊接前會對齒圈進(jìn)行預(yù)熱并且在焊接過程中會產(chǎn)生大量的熱量，當(dāng)齒面溫度超過滲碳淬火齒輪的低溫回火溫度時，輪齒齒面硬度會降低從而影響其性能。而且，為了消除焊接應(yīng)力，在焊后需要對焊接組件進(jìn)行熱時效處理，如果溫度過低就達(dá)不到去應(yīng)力的效果，而溫度過高則又會降低齒面的硬度，從而影響其性能。因此，目前國內(nèi)外所有焊接結(jié)構(gòu)的滲碳淬火齒輪都采用先焊接后進(jìn)行滲碳淬火的工藝，由于合金結(jié)構(gòu)鋼屬于可焊性很差的材料，需要在焊接工序和熱處理工序采取一系列措施來保證焊縫質(zhì)量，盡管如此，齒輪在經(jīng)過滲碳淬火工序之后，由于應(yīng)力作用，焊縫很容易開裂，因此，雖然焊接結(jié)構(gòu)滲碳淬火齒輪具有很多組裝結(jié)構(gòu)滲碳淬火齒輪無可比擬的優(yōu)勢，但由于目前沒有完全掌握其制造工藝技術(shù)，嚴(yán)重制約了其在各個行業(yè)的推廣應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供一種焊接結(jié)構(gòu)滲碳淬火齒輪的加工工藝，它既能保持滲碳淬火后齒輪齒面的硬度和性能，又能保證焊縫質(zhì)量，解決焊接變形，焊縫開裂的問題。

為解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明包括制作齒圈、輪轂的鍛件毛坯，以及刬線、下料輻板，在備好各件的毛坯后，按如下步驟進(jìn)行：

(1)、加工齒圈的內(nèi)、外圓和兩端面，加工輪轂、輻板，在輪轂的內(nèi)孔和兩端面放留余量；

(2)、齒圈齒形粗加工，放留精加工余量；

(3)、齒圈滲碳淬火，淬火溫度為810℃～850℃，油冷，然后低溫回火，回火溫度為200℃～220℃；

(4)、先將輻板和輪轂組焊成一體，然后在自動焊機(jī)的旋轉(zhuǎn)工作臺上將齒圈與輻板組焊，在焊接前對齒圈進(jìn)行預(yù)熱，在齒圈預(yù)熱和焊接時不停的回轉(zhuǎn)過程中，通過冷卻裝置對齒部用冷卻液冷卻，使齒部的溫度在200℃以下；

(5)、對焊縫進(jìn)行超聲波探傷；

(6)、頻譜諧波振動去應(yīng)力；

(7)、精加工輪轂內(nèi)孔和兩端面，將齒輪與相配軸烘裝，控制齒部的溫度在200℃以下，最后對齒圈齒形進(jìn)行精加工。

上述步驟中的所述冷卻裝置包括水箱、輸送泵、過濾系統(tǒng)、輸送管道、外圍罩和保護(hù)罩，所述輸送管道的末端設(shè)有朝向所述齒圈外圓的噴嘴，所述外圍罩和保護(hù)罩為環(huán)狀，外圍罩向上延伸地設(shè)在自動焊機(jī)旋轉(zhuǎn)工作臺的邊緣，以圍合、收納冷卻液，所述保護(hù)罩向上延伸地設(shè)在齒圈上端面，位于齒根以內(nèi)的齒圈中部，以阻擋冷卻液濺到焊接部位；輸送泵將冷卻液從水箱中抽出并經(jīng)過濾系統(tǒng)過濾由輸送管道送至旋轉(zhuǎn)工作臺，冷卻液從輸送管道末端所設(shè)的噴嘴中噴出后噴淋到齒圈外圓的齒部。

上述步驟中，所述輸送管道末端所設(shè)的噴嘴為2～4個，使冷卻液能更加均勻地噴出。

上述步驟中，所述齒圈齒形的粗加工為滾齒。

上述步驟中，所述齒圈的滲碳淬火，采用氣體滲碳法，滲碳劑為異丙醇，滲碳溫度為910℃～930℃。

上述步驟中，所述的頻譜諧波振動去應(yīng)力采用振動消除應(yīng)力專家系統(tǒng)進(jìn)行。

上述步驟中，所述齒圈齒形的精加工為磨齒，精車或磨削輪轂內(nèi)孔和兩端面。

上述步驟中，所述齒圈的材料為17CrNiMo6或20CrMnMo。

上述步驟中，還包括刬線、下料和機(jī)加工筋板，所述輻板為兩塊，筋板襯在兩輻板之間，輻板與筋板、輪轂焊接后，在自動焊機(jī)的旋轉(zhuǎn)工作臺上將齒圈與輻板進(jìn)行組焊。