[發(fā)明專利]轎車變速器齒輪抗疲勞制造方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310261561.2
• 申請日: 2013-06-26
• 公開（公告）號: CN103302464A
• 公開（公告）日: 2013-09-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張元增
• 申請（專利權(quán)）人: 天津市天瑞硬化工程有限公司
• 主分類號: B23P15/14
• 分類號: B23P15/14;C21D1/18;C21D1/42;C21D9/32;C23C8/26;C23F17/00
• 代理公司: 天津盛理知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 12209
• 代理人: 王融生

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于齒輪制造領(lǐng)域，轎車變速器齒輪制造方法，特別涉及的一種轎車變速器齒輪抗疲勞制造方法。

背景技術(shù)

現(xiàn)在世界年產(chǎn)轎車約4000萬輛以上，變速器齒輪生產(chǎn)總量占齒輪生產(chǎn)總量的90%以上，這是一個產(chǎn)量相當(dāng)可觀的領(lǐng)域。現(xiàn)有技術(shù)中轎車變速器齒輪（本發(fā)明主要涉及圓柱齒輪）統(tǒng)統(tǒng)采用滲碳淬火工藝，也曾采用過碳氮共滲工藝，由于該工藝存在內(nèi)氧化的金相組織缺陷，故而碳氮共滲工藝已轉(zhuǎn)向滲碳和負(fù)壓滲碳。目前轎車變速器齒輪的精度一般規(guī)定為7-6-6（GB10095-88），但滲碳淬火后齒輪的精度均達(dá)不到這個精度級別。修正熱處理變形的方法只有采用蝸桿磨齒機磨齒，這是一項投資大、效率低、維護成本高的權(quán)宜之計。有些經(jīng)驗豐富的齒輪廠對噪聲提出悅耳的要求，他們通過人工修正齒輪的局部齒面從而減少齒輪碰撞噪音，但這種修正熱處理變形的作業(yè)方法很難加以推廣。很明顯齒輪噪聲就是由于齒輪的形狀誤差產(chǎn)生齒輪間碰撞的結(jié)果。隨著轎車發(fā)動機轉(zhuǎn)速的不斷提高，現(xiàn)在達(dá)8000r·P·m以上，伴隨功率的加大，齒輪的噪聲就愈加突出。以上狀況是人們已經(jīng)采用了淬透性控制鋼種，優(yōu)質(zhì)的專用淬火油品，裝備精良的箱式多用爐或無馬弗貫通式氣體滲碳爐，并且采用高精度碳勢測量儀（氧探頭）等等措施后依然解決不了7-6-6級齒輪的精度。

為了應(yīng)對滲碳淬火的變形，人們轉(zhuǎn)向負(fù)壓滲碳（解決內(nèi)氧化缺陷），高壓高流率氮氣淬火，淬火的氣壓已從20bar升到40bar，對于模數(shù)稍大和輪轂較厚的齒輪就淬不上火了，結(jié)果仍回到油淬，即便如此，這種昂貴的設(shè)備和昂貴的作業(yè)方式依然保不住7-6-6級精度。

以上便是當(dāng)今轎車齒輪行業(yè)普遍面臨的現(xiàn)狀，技術(shù)進步在此出現(xiàn)了停滯。

此外，我們還應(yīng)關(guān)注轎車變速器自己的技術(shù)進步，那就是雙離合變速器的逐步普及，這要求齒輪行業(yè)提供更加精密的修形齒輪，如6-6-6級或5級精度或者創(chuàng)造出一種熱處理變形離散度小甚至趨于零的新工藝。

齒輪的質(zhì)量主要由兩方面的指標(biāo)來評定的，一是形狀精度，二是疲勞壽命，二者彼此即獨立又相關(guān)。現(xiàn)在高檔次的滾齒機已能批量高效地生產(chǎn)出第一公差組為4級的超高精度齒輪，與之配套的滾齒刀具已達(dá)AAA級，剃前滾刀和剃齒刀均已能生產(chǎn)AA級，而且粉末冶金高速鋼刀具已能批量供貨。以上內(nèi)容表明，齒輪機床和刀具已能保證滾—剃制齒工藝高效率地生產(chǎn)6-6-6級精度的齒輪，甚至是5級精度，而用昂貴的蝸桿磨齒機去生產(chǎn)6級精度的齒輪則是極不經(jīng)濟的。

現(xiàn)有技術(shù)告知我們?nèi)拢湟煌ㄟ^熱處理及相關(guān)手段進一步減少變形并期盼不磨齒而獲得7-6-6級精度的滲碳淬火齒輪已是無望的；其二高級別轎車變速器亟待提供物美價廉的5-6級精度的高精度齒輪；其三機床、工具行業(yè)已能提供滾齒精度為4-5級和加工中硬齒面的滾刀和剃齒刀。這為我們創(chuàng)新轎車變速器齒輪的制造方法提供了有利的技術(shù)條件和物質(zhì)條件。

發(fā)明的內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種轎車變速器齒輪抗疲勞制造方法，以滾、剃制齒為齒部精加工方法的高疲勞強度精密滲氮齒輪制造方法，本發(fā)明的目的還在于提供一種低能耗，對環(huán)境零污染的復(fù)合熱處理工藝，本發(fā)明的目的還在于用此工藝取代轎車齒輪現(xiàn)行的滲碳淬火工藝，從而實現(xiàn)齒輪的高精度（5～6級）和長壽命（精度保持性超過滲碳淬火）。

為了實現(xiàn)上述目標(biāo)，本發(fā)明的轎車變速器齒輪抗疲勞制造方法由以下工序組成：

（一）模鍛制坯。（無須淬透性控制鋼）

（二）等溫正火，硬度為HB170～197，平均晶粒度為6級。

（三）齒坯精加工，預(yù)留基準(zhǔn)修正量0.3～0.5mm。

（四）半精滾齒，按8級精度加工，公法線留余量1～1.5mm。

（五）齒部強韌化熱處理，采用大功率感應(yīng)加熱電源（單頻或雙頻），對齒部進行2次循環(huán)加熱淬火，使其晶粒度達(dá)到10～12級，在齒根以下2mm范圍內(nèi)及其齒廓處4～5mm深度范圍內(nèi)獲得全馬氏體，其超細(xì)板條馬氏體須在電子顯微鏡下評定，其評定的原則應(yīng)服從各檔位齒輪的設(shè)計壽命要求。淬火后須及時回火，回火后硬度應(yīng)在32～35HRC范圍為最佳。

（六）按5～6級齒輪精度要求修正基準(zhǔn)。

（七）按5～6級精度精滾齒，采用高精度剃前滾刀，公法線長留剃量0.06～0.12mm。刀具材料為超硬高速鋼或粉末冶高速鋼。

（八）徑向剃齒，齒向修形成鼓形，鼓形量小于10μm。剃刀采用普通高速鋼+滲氮提高表面硬度至HRC70時，剃齒效果優(yōu)于正火態(tài)組織。