[發明專利]一種消除金屬內齒熱處理變形的修復方法

無效

• 申請號: 200910032451.2
• 申請日: 2009-06-30
• 公開（公告）號: CN101591782A
• 公開（公告）日: 2009-12-02
• 發明（設計）人: 常安全;張新國;張磊
• 申請（專利權）人: 常州市瑞泰工程機械有限公司;南車戚墅堰機車車輛工藝研究所有限公司
• 主分類號: C23F1/02
• 分類號: C23F1/02;C23F1/16
• 代理公司: 南京蘇科專利代理有限責任公司
• 代理人: 何朝旭;陸明耀

技術領域

本發明涉及一種消除金屬熱處理變形的修復方法，尤其是金屬工件內齒熱處理變形的修復方法。

背景技術

隨著機械工業的快速發展，通過內、外齒結合聯結的應用越來越廣泛，且要求也越來越高。金屬內齒工件特別是滲碳淬火的金屬內齒工件，其內齒的熱處理變形不可避免且很難控制，成品率較低。為了解決熱處理變形問題，通常的做法是提前做熱處理變形工藝試驗，找出一定的變形規律，然后再通過優化工藝參數制作。即使這樣，仍然不能保證成品的高合格率通過，總有部分成品因熱處理變形導致達不到設計要求而報廢。如果采用傳統的機械切削加工方法來修復變形的金屬內齒工件時，不僅加工成本高，生產效率低，而且修復的效果也不盡理想。尤其對于盲孔型內齒的熱處理變形，采用傳統的切削加工方法進行修復非常困難，甚至根本無法采用切削加工方法修復，從而造成很高的廢品率。

以帶漸開線內齒的盲孔型花鍵軸(材料20Cr2Ni4A)為例，其內齒為齒形定心，整體滲碳淬火后的齒面硬度高達58～62HRC，由于其熱處理變形很難控制，需提前做熱處理變形工藝試驗，并找出相應的變形規律。因此，這種帶漸開線內齒的盲孔型花鍵軸的加工制作難度相當大。在實際制作過程中，采用滲碳前后兩次插齒的工藝方法來減小淬火后的變形，同時根據變形規律在第二次插齒時適當放大內花鍵跨棒距尺寸，以抵消淬火后的變形，通過淬火后對內花鍵尺寸的檢查，合格的花鍵軸直接進入下一加工工序；因內齒縮小變形而不合格的花鍵軸內齒由于滲碳淬火后的齒面硬度高達58～62HRC，很難用合金工具鋼材料制作的花鍵校正推刀校正其變形。這是因為用花鍵校正推刀校正熱處理后內齒的變形時，一般內齒的齒面硬度不高于45HRC。因此，傳統的切削加工方法對于修復這一類金屬內齒滲碳淬火后的熱處理變形就顯得無能為力了。為此，需要尋求其它簡便、高效、低成本的修復方法。

現有技術中有采用電化學腐蝕的方法來修復齒輪的熱處理變形，例如中國專利93216358.0中提及了電化學腐蝕的方法，但該方法需要專用的電解裝置，并且電解操作過程繁瑣，一套電解裝置一次只能處理一只工件，成本相對較高，且不適于盲孔形花鍵齒。當內齒輪工件較多，且形狀不一、工期緊張時顯然不適用。因而在日常的機加工過程中，寧愿采用車銑刨磨等傳統的常規機加工手段，也不會使用電化學腐蝕加工方法。

發明內容

本發明的目的在于解決上述技術問題，提供一種低成本、高效率的修復金屬工件內齒滲碳淬火后的熱處理變形的方法，該方法操作簡單，無需專用的修復設備，能快速、批量地修復熱處理后金屬工件內齒的縮小變形，克服了傳統的切削加工方法成本高、效率低、修復不均勻的缺點。

本發明的目的通過以下技術方案來實現：

一種消除金屬內齒熱處理變形的修復方法，包括以下步驟：

1)按需用耐蝕材料將淬火后的金屬內齒工件進行覆蓋保護，僅露出需修復部位；

2)將經覆蓋保護后的金屬內齒工件與酸性腐蝕液接觸(內齒腔內倒入或金屬內齒工件浸入腐蝕液)，使之發生化學反應：

3)當化學反應對金屬內齒工件需修復部位的腐蝕溶解量等于其熱處理變形的膨脹量時，取出金屬內齒工件；

4)將金屬內齒工件沖洗干凈，進行防銹處理。

上述酸性腐蝕液由無機酸(例如硝酸、硫酸、鹽酸、氫氟酸、過氯酸等)和氧化劑(例如過氧化氫、過硫酸銨、過硫酸鉀等)及溶劑(溶劑為水，最好用蒸餾水、去離子水)等配制而成，氧化劑在酸性環境中可以分解釋放新生態氧原子，從而加劇將內齒零件的上述化學成分(Mo不參與反應)氧化溶解，如將炭氧化成二氧化碳，還原產物為水；將鐵氧化為氫氧化鐵沉淀等等。

金屬內齒的材質基本為黑色合金金屬，其主要化學成分除Fe之外，通常還包括Cr、Ni、Mn、Mo、C、P、S、Si。酸性腐蝕液的組成按照金屬內齒工件的成分和適當的反應速度配制。反復對比試驗表明，酸性腐蝕液最好為(質量百分比)：

硝酸????????20～45％；

過氧化氫????5～10％；

水??????????45～75％；

腐蝕液的溫度宜≥30℃。通過掌控反應溫度和時間可以控制化學反應的進程，通常將酸性腐蝕液的溫度保持在30～120℃、反應時間控制在0.5～3分鐘之內，可以控制化學反應的腐蝕溶解速度為0.02～0.06mm/min。這樣腐蝕溶解比較均勻，可以避免過蝕。酸性腐蝕液的溫度較好保持在30～60℃，反應時間較好為1～2分鐘。