[發明專利]大尺寸薄壁齒輪工藝孔圓周直徑的設計方法

在審

• 申請號: 201711057763.X
• 申請日: 2017-11-01
• 公開（公告）號: CN107841617A
• 公開（公告）日: 2018-03-27
• 發明（設計）人: 舒鑫;張忠和;郭峰;趙大為;王飛宇;張艷梅
• 申請（專利權）人: 沈陽透平機械股份有限公司
• 主分類號: C21D11/00
• 分類號: C21D11/00;C21D9/32;C21D1/28;C21D1/18;C23C8/22;C23C8/80;C23C8/02
• 代理公司: 北京中強智尚知識產權代理有限公司11448
• 代理人: 黃耀威

技術領域

本發明涉及齒輪熱處理技術領域，特別涉及一種大尺寸薄壁齒輪工藝孔圓周直徑的設計方法。

背景技術

目前，薄壁滲碳淬火齒輪的結構設計，不考慮滲碳淬火工藝過程的變形問題，或者說是在沒有進行抗畸變試驗研究的條件下的設計方法，只按正常的齒輪設計方法設計，而對于薄壁滲碳淬火齒輪，滲碳淬火的畸變量特別大，結構尺寸是畸變的主要影響因素，經常因為滲碳淬火后變形量大不夠加工尺寸進行返修，返修挽救不過來最后報廢的情況也時常發生，是生產制造的一大難點，不僅影響生產制造周期，制造成本也大幅提高。

滲碳淬火變形是世界難題，發達國家公布的數據，在滲碳淬火變形問題上浪費的資金也相當驚人。以前對滲碳淬火畸變問題的研究，多集中在滲碳淬火的工藝過程，齒輪結構上的研究較少，特別是國內透平壓縮機大尺寸薄壁滲碳淬火齒輪，結構因素對滲碳淬火畸變的影響研究的更少，幾乎是空白。結構因素是滲碳淬火變形的最主要的因素，而且影響也最大，研究起來效果也最明顯。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種能夠提高抗畸變性的大尺寸薄壁齒輪工藝孔圓周直徑的設計方法。

為解決上述技術問題，本發明提供了一種大尺寸薄壁齒輪工藝孔圓周直徑的設計方法，將所述齒輪直徑與厚度之比設置為10，將所述齒輪工藝孔的圓周直徑與所述齒輪直徑之比設置為0.622-0.630；

所述齒輪采用正火+調質處理的預備熱處理工藝，工藝參數為950℃正火，保溫時間為“有效厚度/45mm”小時，空冷；860℃淬火，保溫時間為“有效厚度/40mm”小時，油冷；650℃回火，保溫時間為“1.5倍淬火保溫時間”，空冷；

所述齒輪的滲碳淬火工藝為：930℃滲碳，總保溫時間為“滲層深度/0.1mm”小時；滲碳后采用二次淬火，一次淬火采用850℃球化空淬，保溫時間為“有效厚度/40mm”小時；650℃高溫回火，保溫時間為淬火的1.5倍；二次淬火采用780℃淬火，保溫時間為“有效厚度/40mm”小時，油冷；180℃回火，保溫時間是淬火時間的2倍；

所述齒輪的材料采用12Cr2Ni4滲碳鋼，化學成分符合GB/T3077-1999標準。

優選地，所述齒輪工藝孔的圓周直徑與所述齒輪直徑之比設置為0.626。

進一步地，所述設計方法適用于透平壓縮機大尺寸薄壁滲碳淬火齒輪。

本發明提供的大尺寸薄壁齒輪工藝孔圓周直徑的設計方法，將所述齒輪工藝孔的圓周直徑與所述齒輪直徑之比設置為0.622-0.630，能使整個滲碳淬火工序的變形量都大幅縮小，畸變量減小59％以上。減小了透平壓縮機用大尺寸薄壁齒輪在滲碳淬火過程中的畸變問題；減小了因滲碳淬火工藝變形量大，造成磨齒時不夠磨削尺寸超差造成的返修，甚至報廢的問題；減小了由于磨齒時磨削量大，造成了滲層的嚴重不均勻，硬度不均勻切下降，承載能力下降的問題。齒輪的質量大幅提高，接觸疲勞強度和彎曲疲勞大幅提高，磨削量減小，成本大幅下降。

附圖說明

圖1為本發明實施例1提供的部分大尺寸薄壁齒輪結構的俯視圖；

圖2為本發明實施例1提供的部分大尺寸薄壁齒輪結構的橫截面圖；

圖3為本發明對比例1提供的部分大尺寸薄壁齒輪結構的俯視圖；

圖4為本發明對比例1提供的部分大尺寸薄壁齒輪結構的橫截面圖；

圖5為本發明實施例2提供的部分大尺寸薄壁齒輪結構的俯視圖；

圖6為本發明實施例2提供的部分大尺寸薄壁齒輪結構的橫截面圖；

圖7為本發明對比例2提供的部分大尺寸薄壁齒輪結構的俯視圖；

圖8為本發明對比例2提供的部分大尺寸薄壁齒輪結構橫截面圖。

具體實施方式

目前透平壓縮機用大尺寸薄壁齒輪的工藝孔圓周直徑同齒輪直徑沒有特定的比例關系，這種工藝孔圓周直徑同齒輪直徑之間的無特定比例關系，在滲碳淬火的工藝過程中產生的畸變量差異變化大，對滲碳淬火工藝過程的畸變控制造成了很大的難度。

本發明從控制齒輪畸變的角度出發，對大尺寸薄壁齒輪的工藝孔圓周直徑同齒輪直徑之間的比例關系進行了研究。