[發明專利]一種低噪音自潤滑的中小模數圓柱齒輪及制備方法

有效

• 申請號: 201910133330.0
• 申請日: 2019-02-22
• 公開（公告）號: CN109877550B
• 公開（公告）日: 2020-10-27
• 發明（設計）人: 許旸;劉保建;顏國君;蔣百鈴
• 申請（專利權）人: 西安理工大學
• 主分類號: B23P15/14
• 分類號: B23P15/14;B22D11/04;B22D11/20;C21D1/20;C21D5/00;C21D9/32;C22C33/08;C22C37/04;C22C37/08;C22C37/10
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 羅笛

本發明公開的一種低噪音自潤滑的中小模數圓柱齒輪的制備方法，包括以下步驟：熔化鐵水?澆注冷凝?拉拔型材?型材性能檢測?退火處理?鋸切和車削?時效處理?滾齒或插齒?高頻感應等溫淬火?粗磨和精磨至預設裝配尺寸。得到的圓柱齒輪齒部石墨球直徑≤20μm、球密度≥300個/mm²和球化率100％，而根部石墨球直徑≤30μm、球密度≥200個/mm²和球化率100％。本發明制備的圓柱齒輪面接觸疲勞和齒根彎曲疲勞強度得以提高，而基體其它部位硬度增高，耐磨損，有效防止了齒面間滑動摩擦將引致的粘著磨損，使用壽命延長，彌散分布的超細密石墨球也使得該齒輪具有了顯著的吸音減震效。

技術領域

本發明屬于齒輪加工技術領域，具體涉及一種低噪音自潤滑的中小模數圓柱齒輪，還涉及一種低噪音自潤滑的中小模數圓柱齒輪的制備方法。

背景技術

中小模數圓柱齒輪是機械傳動中最重要的一類基礎零件，量大面廣。現有的圓柱齒輪在運轉過程中，因齒面滑動摩擦力的方向在節點處要發生翻轉，導致齒輪節點上發生力的脈動，形成脈動沖擊；另一方面，每個受力輪齒周期性的彈性變形使下一個受力輪齒不能得到設計齒廓的平滑接觸而發生碰撞，形成了“嚙合沖擊力”，激發起齒輪的周向、徑向和軸向震動，從而產生噪聲。且加工和裝配中不可避免存在著的齒距、齒形與系統等誤差，使震動和噪聲進一步加大。

此外，齒輪嚙合運轉時，除了節圓處是純滾動摩擦之外，齒面上的其它部位均有滑動摩擦。而在滑動摩擦下，潤滑油膜容易破斷，造成瞬間干摩擦，進而引致粘著磨損，縮短使用壽命。在齒輪轉速成倍增高的工況下，瞬間干摩擦的幾率增加，粘著磨損的危險隨之增大。

普通碳鋼、低合金結構鋼、低碳合金滲碳鋼等鋼種沒有自潤滑與吸音減震功能，難以適應潤滑不佳的實際工況與低噪音環境要求。而采用等溫淬火球墨鑄鐵(ADI)的齒輪，利用材料中的石墨來提供自潤滑性能和吸音減震。但是在現有生產技術水平下，ADI中的石墨球體積較大，直徑一般在50-100μm，球數少于200個/mm²，且球化率難以接近100％，粗大的石墨球和扁平狀的石墨塊對材料基體的連續性能有較大損傷，降低了齒輪的力學性能尤其是齒面接觸疲勞和齒根彎曲疲勞強度。

發明內容

本發明的目的是提供一種低噪音自潤滑的中小模數圓柱齒輪，解決了現有圓柱齒輪自潤滑性能差、震動和噪聲震動大、磨損嚴重的問題。

本發明的另一個目的是提供一種低噪音自潤滑的中小模數圓柱齒輪的制備方法。

本發明所采用的技術方案是，一種低噪音自潤滑的中小模數圓柱齒輪，包括以下步驟：

步驟1，將預設成分物料在中頻感應爐中熔化成鐵水，預設成分物料按照質量百分比由以下組分組成：C：3.50±0.05％、Si：1.40±0.05％、Mn：≤0.3％、P：≤0.015％、S：≤0.015％、Cr：0.3-0.5％、Cu：0.5-1.0％、Ni：0.5-1.0％，其它合金元素：≤0.3％，余量為Fe，以上各組分的質量百分比總和為100％，其中，碳含量為99.95-100％的理論碳當量；

步驟2，向步驟1的鐵水中加入孕育劑和球化劑，以使鐵水經孕育和球化處理后的終硅量為2.55±0.05％，殘鎂含量為0.04±0.005％；

步驟3，將經步驟2處理后的鐵水澆注入預熱后的水平連鑄爐的爐膛，且流入偏心式結晶器中進行冷凝成棒材，此時啟動拉拔機通過引晶桿對已冷凝成棒材的型材進行步進式提拉；間隔預設周期向所述爐膛加注經步驟2處理后的鐵水，使爐膛內鐵水液面高度始終高于所述偏心式結晶器不少于0.6米；觀察從偏心式結晶器拉拔出的一個步距的型材的顏色均勻性；

若型材的顏色為均勻橘紅色，則繼續進行拉拔工藝；反之，向水平連鑄爐中添加孕育劑或增碳劑，調節經步驟2處理后的鐵水至共晶成分，直到顏色變為均勻橘紅色；

步驟4，對經步驟3拉拔工藝處理后的型材進行金相檢測和電鏡掃描檢測；