[發明專利]一種用于內嚙合齒輪泵中的內齒圈加工方法

有效

• 申請號: 201310697881.2
• 申請日: 2013-12-17
• 公開（公告）號: CN103753156A
• 公開（公告）日: 2014-04-30
• 發明（設計）人: 張策;虞拯;陳飛飛;翁之旦
• 申請（專利權）人: 寧波華液機器制造有限公司
• 主分類號: B23P15/14
• 分類號: B23P15/14
• 代理公司: 寧波市鄞州盛飛專利代理事務所(普通合伙) 33243
• 代理人: 張向飛

技術領域

本發明涉及一種用于內嚙合齒輪泵中的內齒圈加工方法，屬于機械加工技術領域。

背景技術

齒輪泵是液壓系統中廣泛采用的一種液壓泵，可分為外嚙合齒輪泵和內嚙合齒輪泵。而內嚙合齒輪泵常用于輸送石油、化工、涂料、染料、食品、油脂、醫藥等行業中的牛頓液體或非牛頓液體，輸送液體的種類可由輕質、揮發性液體，直至重質、粘稠，甚至半固態液體。內嚙合齒輪泵是采用齒輪內嚙合原理，內外齒輪節圓緊靠一邊，另一邊月牙塊隔開。內齒輪軸上的主動齒輪帶動內齒輪同向轉動，在進口處齒輪相互分離形成負壓而吸入液體，在出口處不斷嵌入嚙合形成高壓將液體擠壓輸出。而泵體、內齒圈、月牙塊、齒輪軸是內嚙合齒輪泵中的重要零部件。其中，月牙塊將齒輪軸和齒圈嚙合運動所形成的工作容腔分隔成高壓腔和低壓腔，形成內嚙合齒輪泵的徑向密封，防止高壓腔的油液泄漏到低壓腔。眾所周知，泵體-內齒圈，內齒圈-月牙塊，齒輪軸-月牙塊等運動副是內嚙合齒輪泵中的主要運動副，也是比較容易發生磨損失效的運動副。泵體、內齒圈、月牙塊、齒輪軸的結構以及材料配對和表面處理工藝等方面的設計，直接影響運動副的摩擦磨損特性和內嚙合齒輪泵的效率與工作壽命。

但現有技術中的內齒圈一般采用二次碳氮共滲，采用插齒、推齒、拉齒成型，但是二次碳氮共滲的處理方法在保證內齒圈熱變形良好的情況下氮化層深度沒有辦法達到使用要求，氮層深度只有0.4-0.5mm，HV不到850，從而容易由磨損導致硬化層失效，且反復的碳氮共滲處理導致內齒圈產生的熱變形較大，不利于內齒圈的正常使用，此外，最終熱處理不能保證內齒圈表面的粗糙程度。另外，采用插齒、推齒、拉齒成型的加工難度大，生產工序長，材料利用率低，制得的內齒圈硬度低，且材料消耗和產品能耗都比較大，造成成本高。

發明內容

本發明針對現有技術中存在的上述問題，提供一種用于內嚙合齒輪泵中的內齒圈加工方法，使加工得到的內齒圈表面硬度高，精度高，使用壽命長。

本發明的目的可通過下列技術方案來實現：一種用于內嚙合齒輪泵中的內齒圈加工方法，所述的加工方法包括以下步驟：

S1、選用氮化鋼材料作為原料，根據用于內嚙合齒輪泵中的內齒圈的形狀和規格經過鋸切，鍛造后形成內齒圈毛坯；

S2、將上述制作的內齒圈毛坯進行正火處理，正火處理的溫度為930-950℃，保溫時間為3-4小時，正火處理后空冷；

S3、將上述經過空冷后的內齒圈毛坯經過粗車，調質處理然后再經過精車、鉆孔、去毛刺和退火處理；

S4、將上述經過退火處理后的內齒圈毛坯先后經過打磨、粗割、半精割、精割，保溫處理后再進行離子氮化處理，最后經磨削后成型后得內齒圈產品。

本發明內齒圈的加工工藝先通過正火處理，可減小內齒圈的變形，改善切削加工性。經研究后本發明在調質處理后，先后進行去應力退火、打磨、粗割、半精割、精割，保溫處理，然后將氮化處理調整為離子氮化處理，與氣體滲氮相比具有滲氮速度快、滲氮層組織易于控制、脆性小、無環境污染、節約電能，氣源、變形小等優點，可使本發明加工得到的內齒圈有較高的表面硬度，使表面硬度HV可達1000以上，使內齒圈在保證整體變形較小（整體變形量不大于0.05mm）的情況下氮化層深度達到0.8mm，并具有較好的耐磨性，較好的抗磨蝕性，高的接觸疲勞強度和彎曲疲勞強度。此外，本發明在離子氮化處理前先對內齒圈進行調質處理，使其具有良好的塑性和韌性，離子氮化處理后不再實施淬火、回火，從而使本發明的加工工序較簡便。另外，本發明通過去應力退火、打磨、粗割、半精割、精割大大提高了內齒圈的精度，保證內齒圈齒形變形控制在公差范圍及表面粗糙度。

在上述用于內嚙合齒輪泵中的內齒圈加工方法中，步驟S1中所述的氮化鋼由以下質量百分比的成分組成：C：0.36-0.40%、Si：0.20-0.40%，Mn：0.4-0.6%，Cr：1.4-1.6%，Al：0.7-1.10%，Mo：0.2-0.23%，Ni≤0.30%，Cu≤0.30%，S≤0.035%，P≤0.035%，余量為Fe。內齒圈在氮化處理時，會使齒圈的表面形成一層硬度很高又耐腐蝕的氮化物（主要為Fe₂N、Fe₃N、Fe₄N）。內齒圈的機械性能決定著含碳量，含碳量高時會阻礙N的擴散，從而減少氮化層的厚度，而含碳量少時，內齒圈截面上的硬度梯度變化就會大，從而造成氮化層容易剝離。Mn的作用是增加滲氮后內齒圈的表面硬度，Cr可以增加氮化層的厚度，Mo可以防止長時間加熱造成的回火脆性，Cr、Si、Al對內齒圈材質的改良也很重要。