[發(fā)明專利]一種齒輪熱鍛模具及其表面高溫自潤(rùn)滑處理方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110428442.6
• 申請(qǐng)日: 2021-04-21
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113118362B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-09-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 華?？?/a>;彭銳;李健華;曹曉彬;張培耘
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江蘇大學(xué)
• 主分類號(hào): B21J13/02
• 分類號(hào): B21J13/02;B21J3/00;B23P15/24;C10M161/00;C10N40/36;C10N40/24;C10N30/06;C10N50/02
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本發(fā)明提供了一種齒輪熱鍛模具及其表面高溫自潤(rùn)滑處理方法，包括以下步驟：在齒輪熱鍛模具的齒形凹模齒頂區(qū)非嚙合影響區(qū)域加工微凹坑織構(gòu)，微凹坑織構(gòu)為陣列布置的圓形微凹坑，然后采用超聲波清洗機(jī)去除加工后滯留的雜質(zhì)，再在齒形凹模已加工出微凹坑織構(gòu)的表面制備耐高溫涂層，在涂層上涂覆一層隔熱復(fù)合潤(rùn)滑劑。本發(fā)明通過(guò)織構(gòu)化涂層和復(fù)合潤(rùn)滑劑改善齒輪成形過(guò)程中金屬流動(dòng)均勻性、提高模具壽命和齒輪成形精度。本發(fā)明在模具表面加工微凹坑進(jìn)行減摩處理，縮小齒形凹模和背錐凸模的流動(dòng)速度差；在非嚙合影響區(qū)域表面制備耐高溫涂層；然后在織構(gòu)化涂層表面涂覆一層隔熱復(fù)合潤(rùn)滑劑，提高模具的抗蝕性、耐磨性、抗熱疲勞和防粘附性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及模具熱鍛成形技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種齒輪熱鍛模具及其表面高溫自潤(rùn)滑處理方法。

背景技術(shù)

齒輪是一類重要的傳動(dòng)零部件，用來(lái)傳遞空間軸間的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力，具有傳遞平穩(wěn)、適用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)。隨著機(jī)械制造業(yè)的迅速發(fā)展，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的日趨激烈，對(duì)齒輪制造的精度和效率提出更高要求。目前，齒輪的加工方法主要有機(jī)械切削加工和塑性成形加工，而塑性成形加工由于其生產(chǎn)效率高、材料利用率高、齒輪強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)已逐漸成為齒輪制造的主要加工方法。常見(jiàn)的齒輪塑性成形方法主要有冷精鍛、溫精鍛和熱精鍛，然而無(wú)論是哪種塑性成形方法，都存在以下三大問(wèn)題，首先齒輪塑性成形加工都是在極高的動(dòng)載荷或靜載荷反復(fù)作用下工作，工作應(yīng)力極高，模具極易失效，直接或間接地影響鍛件成本、質(zhì)量和交貨周期；其次，金屬坯料沿模具型腔流動(dòng)，兩接觸面的摩擦狀況影響金屬的流動(dòng)規(guī)律，由于各區(qū)域模具結(jié)構(gòu)或潤(rùn)滑狀況不同，坯料流動(dòng)極不均勻，通常齒形模具結(jié)構(gòu)最為復(fù)雜，因此常以齒形模具為研究對(duì)象進(jìn)行減摩處理；最后，由于齒輪精度要求較高，故多采用閉塞鍛造的方法，金屬在密閉的空間流動(dòng)，在成形末期，理論上需要無(wú)窮大的成形力，這就容易造成齒輪角隅填充不滿的缺陷?，F(xiàn)有的技術(shù)，多是單一地提高模具壽命或改善齒輪成形過(guò)程中金屬流動(dòng)的均勻性，對(duì)于能夠同時(shí)提高模具壽命和改善金屬流動(dòng)規(guī)律的技術(shù)還較少。通常提高模具壽命的方法主要是通過(guò)合理的模具結(jié)構(gòu)、優(yōu)質(zhì)的模具材料、先進(jìn)的制造工藝等技術(shù)實(shí)現(xiàn)的。這些方案一定程度上提高了模具壽命，但是其成本較大，且并未能有效改善金屬的流動(dòng)均勻性。

中國(guó)專利201711128258.X公開(kāi)了一種提高熱鍛造模具壽命的方法，此方法通過(guò)依次將鍛壓、退火、淬火、回火和激光熔覆相結(jié)合，不僅可借助熱處理工藝消除鍛造內(nèi)應(yīng)力、細(xì)化晶粒，又可借助激光熔覆工藝形成耐磨性能優(yōu)異的熔覆層，減少磨損，提高模具壽命。但此方法同時(shí)涉及到熱處理和激光熔覆，工作過(guò)程繁瑣，效率低且成本高，另外也不能解決金屬塑性成形過(guò)程中流動(dòng)不均勻的問(wèn)題。

中國(guó)專利201811461898.7公開(kāi)一種齒輪復(fù)合塑性成形模具表面微形貌處理方法，此方法通過(guò)在成形模具表面加工微凹坑、微凸點(diǎn)，并在微凹坑中填入納米二硫化鉬，改善精鍛模具在成形過(guò)程中的機(jī)械性能和摩擦潤(rùn)滑性能，減少精鍛模具的磨損量，提高模具壽命。此專利在下凹模下半?yún)^(qū)域沿齒根方向加工微凸點(diǎn)或微梗形貌，在上凸模和下凹模表面加工微凹槽，此方法雖然能一定程度上改善成形時(shí)的潤(rùn)滑狀況和金屬流動(dòng)均勻性，但是其加工方案復(fù)雜，效率較低；且下凹模型腔復(fù)雜采用激光技術(shù)在其表面加工微凹槽或微凸起較困難。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提出一種齒輪熱鍛模具及其表面高溫自潤(rùn)滑處理方法，根據(jù)齒輪成形過(guò)程中金屬流動(dòng)規(guī)律，通過(guò)只在齒輪熱鍛模具的齒形凹模表面利用五軸數(shù)控超精機(jī)床在齒頂區(qū)非嚙合區(qū)域加工微凹坑進(jìn)行減摩處理，縮小齒形凹模處與背錐凸模處的金屬流動(dòng)速度差，改善金屬流動(dòng)均勻性；再在齒形凹模已加工出微凹坑織構(gòu)的表面制備具有耐高溫性能的涂層，如CrTiN、CrMoN涂層；最后在織構(gòu)化涂層表面凹坑微織構(gòu)中填充隔熱復(fù)合潤(rùn)滑劑，解決齒輪成形過(guò)程中出現(xiàn)金屬流動(dòng)不均勻、精鍛模具壽命低的問(wèn)題，以此實(shí)現(xiàn)同時(shí)提高齒輪鍛造過(guò)程中金屬流動(dòng)均勻性和精鍛模具壽命的目的。本發(fā)明工藝簡(jiǎn)單可靠，適合工業(yè)化推廣。