[發明專利]一種齒輪合金軸及其制備方法

在審

• 申請號: 202110046751.7
• 申請日: 2021-01-14
• 公開（公告）號: CN112901640A
• 公開（公告）日: 2021-06-04
• 發明（設計）人: 陳信華;袁賢君
• 申請（專利權）人: 溧陽市新力機械鑄造有限公司
• 主分類號: F16C3/02
• 分類號: F16C3/02;B22D19/00;C21C1/10;C21D1/30;C21D9/00;C22C33/08;C22C37/04;C22C37/08;C22C37/10
• 代理公司: 北京盛凡智榮知識產權代理有限公司 11616
• 代理人: 王光建

本發明公開了一種齒輪合金軸及其制備方法，涉及一種齒輪箱技術領域，一種齒輪合金軸包括長軸和鑄件，所述長軸為多級階梯柱，并且鑄件通過焊接的方式固定安裝在長軸的一端外壁上，本發明齒輪合金軸的結構設計合理，所述長軸位于鑄接處的表面開設有至少一個用于提高抗扭矩力的定位凹孔，所述鑄件成型后于定位凹孔處形成有與定位凹孔形狀配合的定位凸起，通過這種方式大幅提高齒輪合金軸的抗扭矩力；同時本發明齒輪合金軸的材料配方設計合理，制備方法包括原料熔煉、球化處理、鑄焊和熱處理步驟，通過合理的工藝參數改進和配方組成，在鑄焊過程中不易產生氣孔，避免增加齒輪箱的工作噪音。

技術領域

本發明涉及齒輪箱技術領域，具體是一種齒輪合金軸及其制備方法。

背景技術

齒輪箱應用范圍廣泛，例如在風力發電機組中的應用，齒輪箱是在風力發電機組中應用很廣泛的一個重要的機械部件。其主要功用是將風輪在風力作用下所產生的動力傳遞給發電機并使其得到相應的轉速。

齒輪傳動軸，為工程機械常用的齒輪箱傳動件。在制造齒輪傳動軸時，需要在圓軸上固定鑄件以形成齒輪傳動軸，凸環采用直接鑄焊方式與長軸固定。傳統的齒輪傳動軸結構設計不夠合理，其抗扭矩力較小，鑄件與圓軸連接處易因扭矩大而出現開裂等問題，這限制了齒輪箱傳動件的轉速，無法滿足高轉速齒輪箱的傳動需求。

另外，鑄件的原料配方設計不夠合理，傳統方式鑄焊時，由于長軸采用45#鋼材質，相對于一個大的冷鐵，與鐵液接觸易產生氣體，氣體滲進鐵液中形成氣孔鑄件，這樣會增加齒輪箱傳動件工作時的噪音，而齒輪箱工藝要求噪音不能超過50分貝，因此只能在圓鋼與長軸柱間部位涂刷特種涂料，防止直接接觸產生氣孔，增加了工序和材料成本。

發明內容

針對現有技術中存在的問題，本發明的目的在于提供一種齒輪合金軸及其制備方法，大大提高齒輪合金軸的抗扭矩力。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：一種齒輪合金軸包括長軸和鑄件，所述長軸為多級階梯柱，并且長軸的材質為45#鋼，所述鑄件通過焊接的方式固定安裝在長軸的一端外壁上，同時長軸位于鑄接處的表面對稱開設有兩個用于提高抗扭矩力的定位凹孔，并且鑄件成型后于定位凹孔處形成有與定位凹孔形狀配合的定位凸起。

作為本發明進一步的方案：所述鑄件為二級臺階柱，包括第一柱部和第二柱部，第一柱部的外徑小于第二柱部的外徑，定位凸起位于第二柱部的內側，同時第一柱部的外徑為50-70mm，厚度為10-16mm，并且第二柱部的外徑為75-90mm，厚度為15-20mm。

作為本發明進一步的方案：所述定位凹孔為外寬內窄的錐體結構，定位凹孔的深度小于所在長軸部位的半徑。

作為本發明進一步的方案：所述齒輪合金軸由球墨鑄鐵材料制成，球墨鑄鐵材料中各化學組分的重量百分比為：碳3.2-3.5％、硅2.0-2.4％、錳0.06-0.8％、鎳1.3-1.6％、鉻0.4-0.6％、筒0.04-0.06％、P≤0.04％、S≤0.02％，余量為Fe和不可避免的雜質。

作為本發明進一步的方案：所述齒輪合金軸的制備方法包括如下步驟：

1)原料熔煉：將各組分原料依次加入中頻感應電爐中，熔煉過程中保證鐵水溫度為1460-1480℃，制得化學成分合格的鐵液，然后進行靜置扒渣處理；

2)球化處理：在球化包內加入球化劑，在球化劑上覆蓋一層鐵粉，鐵粉上覆蓋孕育劑，孕育劑上覆蓋廢鋼片，緊實，沖入鐵水，鐵水溫度為1420-1430℃，完成球化處理和包內孕育處理后，隨后再加入孕育劑進行型內孕育；

3)鑄焊：在長軸鑄接處的表面鉆孔形成設計的定位凹孔，將長軸固定于模具的型腔中，再將鐵水澆注至模具的型腔中，得帶長軸的鑄件；