[發明專利]一種有利于減小齒輪厚度上成分偏析的齒輪生產工藝

在審

• 申請號: 201410354463.8
• 申請日: 2014-07-24
• 公開（公告）號: CN104128768A
• 公開（公告）日: 2014-11-05
• 發明（設計）人: 吳光武
• 申請（專利權）人: 成都亨通兆業精密機械有限公司
• 主分類號: B23P15/14
• 分類號: B23P15/14;C23F17/00;C21D9/32;B22D11/16;C23C8/22
• 代理公司: 無
• 代理人: 無

技術領域

本發明涉及用于轉矩傳遞的傳動部件制造工藝，特別是涉及一種有利于減小齒輪厚度上成分偏析的齒輪生產工藝。

背景技術

齒輪是機械設備中的關鍵部件，齒輪質量的優劣直接關系到整個設備的使用壽命。而齒輪質量的好壞在很大程度上取決于齒輪材料及其熱處理工藝。因此，國內外與齒輪制造相關的廠家都極為重視齒輪材料及其熱處理技術的研究開發。

現有技術中齒輪的材料選擇一般根據齒輪在傳動系統中的受力和工作環境，熱處理工藝是保證齒輪表面硬化層厚度、齒輪表面和心部硬度、齒輪的抗腐蝕性能滿足工藝要求的手段。現有技術中針對材質為20CrMnTiH齒輪的熱處理得到的產品馬氏體金相等級較高，這樣得到的齒輪在使用過程中在外力作用下極易出現加工硬化，導致齒輪在較短時間內發生表面層脫離，嚴重影響齒輪傳動的穩定性和使用壽命，通過采用鑄坯的方式得到齒輪毛坯雖然高效，但齒條和齒面上C含量差異較大，影響齒輪壽命進一步提高。

發明內容

針對上述現有技術中針對材質為20CrMnTiH齒輪的熱處理得到的產品馬氏體金相等級較高，這樣得到的齒輪在使用過程中在外力作用下極易出現加工硬化，導致齒輪在較短時間內發生表面層脫離，嚴重影響齒輪傳動的穩定性和使用壽命，通過采用鑄坯的方式得到齒輪毛坯雖然高效，但齒條和齒面上C含量差異較大，影響齒輪壽命進一步提高的問題，本發明提供了一種有利于減小齒輪厚度上成分偏析的齒輪生產工藝。

針對上述問題，本發明提供的一種有利于減小齒輪厚度上成分偏析的齒輪生產工藝通過以下技術要點來達到發明目的：一種有利于減小齒輪厚度上成分偏析的齒輪生產工藝，包括順序進行的鑄坯、切削加工、熱處理、精切削和磨削加工，所述鑄坯的原料為20CrMnTiH，鑄坯過程采用連鑄機，所述連鑄機的拉速為0.6-0.72m/min，所述熱處理包括將切削加工得到的毛坯加熱至600-920℃進行滲碳處理，且滲碳處理中以上溫度保持時間不少于3h，所述加熱為分段加熱，分別為第一階段的持續時間為20-30min的600-870℃預熱、第二階段的1.5-2h的870-920℃滲碳、第三階段1-1.2h的870-900℃擴散、第四階段的緩冷，毛坯緩冷到500-600℃時進行淬火、對淬火后的毛坯加熱至170-200℃并保溫不少于3h進行回火；

所述預熱為將毛坯置于甲醇和丙烷氣體中共熱，所述滲碳為將上述預熱階段的毛坯、甲醇和丙烷氣體環境升溫并保溫，控制甲醇和丙烷氣體的補充量，維持碳勢保持為1.1-1.15%，所述擴散為將滲碳的毛坯、甲醇和丙烷氣體環境降溫并保溫，控制甲醇和丙烷氣體的補充量，維持碳勢保持為0.7-0.75%。

更進一步的技術方案為：

所述切削加工與熱處理之間還包括除油清洗步驟。

所述除油清洗步驟為采用溫度為50-65℃的除油清洗劑對毛坯不少于30min的浸泡處理。

所述熱處理與精切削之間還包括不少于15min的噴丸處理。

所述緩冷為爐冷。

所述淬火為油冷，且油溫保持在80-120℃范圍內。

所述油冷與回火步驟之間還包括清洗步驟。

????本發明具有以下有益效果：

1、本發明提供的環規制造方法工藝簡單，熱處理和滲碳時間總和為現有技術的70-80%，同時最后齒輪產品的金相組織晶粒得到了細化，齒輪產品馬氏體組織金相等級為3，相較于現有技術采用本材料得到的齒輪馬氏體組織金相等級下降了2-3個等級，同時，通過以上熱處理工藝，得到的齒輪表面硬度保持在59-60HRC上，心部硬度等級保持在35-36HRC上，表層硬化層厚度為1.2-1.3mm。以上產品齒輪參數使得齒輪在使用過程中表面硬化層不易脫離、齒輪抗沖擊能力、耐磨性和強度適宜，齒輪的使用壽命為同等采用現有熱處理工藝得到的齒輪的5-7倍。

2、本工藝路線采用的滲碳處理溫度參數和各個階段持續時間，便于實現毛坯足夠的淬透性、小的過熱敏感性、良好的滲碳能力、熱處理之后的殘余奧氏體含量少、滲碳淬火變形量小。

3、本發明中通過對連鑄機拉速的控制，相較于現有技術拉速降約為0.06m/min，但鑄坯得到的齒輪毛坯在任意斷面上Cr、Mn、C等的成分分布較現有技術有了較大改善：如C的含量在距毛坯表面為毛坯斷面寬度的二分之一和四分之一處，C的含量差值可縮小至0.002-0.015%，而拉速降低后并不影響齒輪毛坯的表面成形質量，即以上設置有利于均勻齒輪的力學性能。

具體實施方式