一種有利于減小齒輪厚度上成分偏析的齒輪生產(chǎn)工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種有利于減小齒輪厚度上成分偏析的齒輪生產(chǎn)工藝，包括順序進(jìn)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(guò)程采用連鑄機(jī)，所述連鑄機(jī)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(jìn)行滲碳處理，且滲碳處理中以上溫度保持時(shí)間不少于3h，所述加熱為分段加熱，分別為第一階段的預(yù)熱、第二階段的滲碳、第三階段1-1.2h的擴(kuò)散、第四階段的緩冷，毛坯緩冷后淬火、淬火后回火。本工藝步驟簡(jiǎn)單，在齒輪厚度上成分偏析小，工藝時(shí)間短，便于得到表面硬化層不易脫離、齒輪抗沖擊能力、耐磨性和強(qiáng)度適宜的齒輪。
【專利說(shuō)明】 一種有利于減小齒輪厚度上成分偏析的齒輪生產(chǎn)工藝

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于轉(zhuǎn)矩傳遞的傳動(dòng)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(chǎn)工藝。

【背景技術(shù)】
[0002]齒輪是機(jī)械設(shè)備中的關(guān)鍵部件，齒輪質(zhì)量的優(yōu)劣直接關(guān)系到整個(gè)設(shè)備的使用壽命。而齒輪質(zhì)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(guó)內(nèi)外與齒輪制造相關(guān)的廠家都極為重視齒輪材料及其熱處理技術(shù)的研究開發(fā)。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中齒輪的材料選擇一般根據(jù)齒輪在傳動(dòng)系統(tǒng)中的受力和工作環(huán)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?，F(xiàn)有技術(shù)中針對(duì)材質(zhì)為20CrMnTiH齒輪的熱處理得到的產(chǎn)品馬氏體金相等級(jí)較高，這樣得到的齒輪在使用過(guò)程中在外力作用下極易出現(xiàn)加工硬化，導(dǎo)致齒輪在較短時(shí)間內(nèi)發(fā)生表面層脫離，嚴(yán)重影響齒輪傳動(dòng)的穩(wěn)定性和使用壽命，通過(guò)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(jìn)一步提高。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中針對(duì)材質(zhì)為20CrMnTiH齒輪的熱處理得到的產(chǎn)品馬氏體金相等級(jí)較高，這樣得到的齒輪在使用過(guò)程中在外力作用下極易出現(xiàn)加工硬化，導(dǎo)致齒輪在較短時(shí)間內(nèi)發(fā)生表面層脫離，嚴(yán)重影響齒輪傳動(dòng)的穩(wěn)定性和使用壽命，通過(guò)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(jìn)一步提高的問題，本發(fā)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(chǎn)工藝。
[0005]針對(duì)上述問題，本發(fā)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(chǎn)工藝通過(guò)以下技術(shù)要點(diǎn)來(lái)達(dá)到發(fā)明目的:一種有利于減小齒輪厚度上成分偏析的齒輪生產(chǎn)工藝，包括順序進(jìn)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(guò)程采用連鑄機(jī)，所述連鑄機(jī)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°C進(jìn)行滲碳處理，且滲碳處理中以上溫度保持時(shí)間不少于3h，所述加熱為分段加熱，分別為第一階段的持續(xù)時(shí)間為20-30min的600-870°C預(yù)熱、第二階段的1.5-2h的870-920°C滲碳、第三階段1_1.2h的870_900°C擴(kuò)散、第四階段的緩冷，毛坯緩冷到500-600°C時(shí)進(jìn)行淬火、對(duì)淬火后的毛坯加熱至170-200°C并保溫不少于3h進(jìn)行回火；
所述預(yù)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(yù)熱階段的毛坯、甲醇和丙烷氣體環(huán)境升溫并保溫，控制甲醇和丙烷氣體的補(bǔ)充量，維持碳勢(shì)保持為1.1-1.15%，所述擴(kuò)散為將滲碳的毛坯、甲醇和丙烷氣體環(huán)境降溫并保溫，控制甲醇和丙烷氣體的補(bǔ)充量，維持碳勢(shì)保持為0.7-0.75%。
[0006]更進(jìn)一步的技術(shù)方案為:
所述切削加工與熱處理之間還包括除油清洗步驟。
[0007]所述除油清洗步驟為采用溫度為50_65°C的除油清洗劑對(duì)毛坯不少于30min的浸泡處理。
[0008]所述熱處理與精切削之間還包括不少于15min的噴丸處理。
[0009]所述緩冷為爐冷。
[0010]所述淬火為油冷,且油溫保持在80_120°C范圍內(nèi)。
[0011]所述油冷與回火步驟之間還包括清洗步驟。
[0012]本發(fā)明具有以下有益效果:
1、本發(fā)明提供的環(huán)規(guī)制造方法工藝簡(jiǎn)單，熱處理和滲碳時(shí)間總和為現(xiàn)有技術(shù)的70-80%，同時(shí)最后齒輪產(chǎn)品的金相組織晶粒得到了細(xì)化，齒輪產(chǎn)品馬氏體組織金相等級(jí)為3，相較于現(xiàn)有技術(shù)采用本材料得到的齒輪馬氏體組織金相等級(jí)下降了 2-3個(gè)等級(jí)，同時(shí)，通過(guò)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(jí)保持在35-36HRC上，表層硬化層厚度為1.2-1.3mm。以上產(chǎn)品齒輪參數(shù)使得齒輪在使用過(guò)程中表面硬化層不易脫離、齒輪抗沖擊能力、耐磨性和強(qiáng)度適宜，齒輪的使用壽命為同等采用現(xiàn)有熱處理工藝得到的齒輪的5-7倍。
[0013]2、本工藝路線采用的滲碳處理溫度參數(shù)和各個(gè)階段持續(xù)時(shí)間，便于實(shí)現(xiàn)毛坯足夠的淬透性、小的過(guò)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。
[0014]3、本發(fā)明中通過(guò)對(duì)連鑄機(jī)拉速的控制,相較于現(xiàn)有技術(shù)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(xiàn)有技術(shù)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(zhì)量，即以上設(shè)置有利于均勻齒輪的力學(xué)性能。

【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明，但是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)不僅限于以下實(shí)施例。
[0016]實(shí)施例1:
一種有利于減小齒輪厚度上成分偏析的齒輪生產(chǎn)工藝，包括順序進(jìn)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(guò)程采用連鑄機(jī)，所述連鑄機(jī)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°C進(jìn)行滲碳處理，且滲碳處理中以上溫度保持時(shí)間不少于3h，所述加熱為分段加熱，分別為第一階段的持續(xù)時(shí)間為20-30min的600-870°C預(yù)熱、第二階段的1.5_2h的870-920°C滲碳、第三階段1-1.2h的870_900°C擴(kuò)散、第四階段的緩冷，毛坯緩冷到500-600°C時(shí)進(jìn)行淬火、對(duì)淬火后的毛坯加熱至170-200°C并保溫不少于3h進(jìn)行回火；所述預(yù)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(yù)熱階段的毛坯、甲醇和丙烷氣體環(huán)境升溫并保溫，控制甲醇和丙烷氣體的補(bǔ)充量，維持碳勢(shì)保持為
1.1-1.15%，所述擴(kuò)散為將滲碳的毛坯、甲醇和丙烷氣體環(huán)境降溫并保溫，控制甲醇和丙烷氣體的補(bǔ)充量，維持碳勢(shì)保持為0.7-0.75%。
[0017]本發(fā)明提供的環(huán)規(guī)制造方法工藝簡(jiǎn)單，熱處理和滲碳時(shí)間總和為現(xiàn)有技術(shù)的70-80%，同時(shí)最后齒輪產(chǎn)品的金相組織晶粒得到了細(xì)化，齒輪產(chǎn)品馬氏體組織金相等級(jí)為3，相較于現(xiàn)有技術(shù)采用本材料得到的齒輪馬氏體組織金相等級(jí)下降了 2-3個(gè)等級(jí)，同時(shí)，通過(guò)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(jí)保持在35-36HRC上，表層硬化層厚度為1.2-1.3mm。以上產(chǎn)品齒輪參數(shù)使得齒輪在使用過(guò)程中表面硬化層不易脫離、齒輪抗沖擊能力、耐磨性和強(qiáng)度適宜，齒輪的使用壽命為同等采用現(xiàn)有熱處理工藝得到的齒輪的5-7倍。
[0018]本工藝路線采用的滲碳處理溫度參數(shù)和各個(gè)階段持續(xù)時(shí)間，便于實(shí)現(xiàn)毛坯足夠的淬透性、小的過(guò)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。
[0019]本發(fā)明中通過(guò)對(duì)連鑄機(jī)拉速的控制，相較于現(xiàn)有技術(shù)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(xiàn)有技術(shù)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(zhì)量，即以上設(shè)置有利于均勻齒輪的力學(xué)性能。
[0020]實(shí)施例2:
本實(shí)施例在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上作進(jìn)一步限定，為消除切削加工之間工藝路線中機(jī)械設(shè)備或環(huán)境對(duì)毛坯造成的油污污染，避免油污影響熱處理效果，所述切削加工與熱處理之間還包括除油清洗步驟。
[0021]為取得良好的除油清洗效果和清洗效率，所述除油清洗步驟為采用溫度為50-65°C的除油清洗劑對(duì)毛坯不少于30min的浸泡處理。
[0022]為進(jìn)一步增強(qiáng)產(chǎn)品的表面質(zhì)量，所述熱處理與精切削之間還包括不少于15min的噴丸處理。
[0023]為防止冷卻過(guò)程中氧化性氣體等對(duì)毛坯的表面造成影響，所述緩冷為爐冷。進(jìn)一步的，所述淬火為油冷，且油溫保持在80-120°C范圍內(nèi)。
[0024]為避免回火效果受其他因數(shù)的影響，所述油冷與回火步驟之間還包括清洗步驟。
[0025]以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作的進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，不能認(rèn)定本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】只局限于這些說(shuō)明。對(duì)于本發(fā)明所屬【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明的技術(shù)方案下得出的其他實(shí)施方式，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種有利于減小齒輪厚度上成分偏析的齒輪生產(chǎn)工藝，包括順序進(jìn)行的鑄坯、切削加工、熱處理、精切削和磨削加工，其特征在于，所述鑄坯的原料為20CrMnTiH，鑄坯過(guò)程采用連鑄機(jī)，所述連鑄機(jī)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°C進(jìn)行滲碳處理，且滲碳處理中以上溫度保持時(shí)間不少于3h，所述加熱為分段加熱，分別為第一階段的持續(xù)時(shí)間為20-30min的600-870°C預(yù)熱、第二階段的1.5_2h的870-920°C滲碳、第三階段1-1.2h的870_900°C擴(kuò)散、第四階段的緩冷，毛坯緩冷到500-600°C時(shí)進(jìn)行淬火、對(duì)淬火后的毛坯加熱至170-200°C并保溫不少于3h進(jìn)行回火； 所述預(yù)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(yù)熱階段的毛坯、甲醇和丙烷氣體環(huán)境升溫并保溫，控制甲醇和丙烷氣體的補(bǔ)充量，維持碳勢(shì)保持為1.1-1.15%，所述擴(kuò)散為將滲碳的毛坯、甲醇和丙烷氣體環(huán)境降溫并保溫，控制甲醇和丙烷氣體的補(bǔ)充量，維持碳勢(shì)保持為0.7-0.75%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種有利于減小齒輪厚度上成分偏析的齒輪生產(chǎn)工藝，其特征在于，所述切削加工與熱處理之間還包括除油清洗步驟。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種有利于減小齒輪厚度上成分偏析的齒輪生產(chǎn)工藝，其特征在于，所述除油清洗步驟為采用溫度為50-65°C的除油清洗劑對(duì)毛坯不少于30min的浸泡處理。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種有利于減小齒輪厚度上成分偏析的齒輪生產(chǎn)工藝，其特征在于，所述熱處理與精切削之間還包括不少于15min的噴丸處理。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種有利于減小齒輪厚度上成分偏析的齒輪生產(chǎn)工藝，其特征在于，所述緩冷為爐冷。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種有利于減小齒輪厚度上成分偏析的齒輪生產(chǎn)工藝，其特征在于，所述淬火為油冷，且油溫保持在80-120°C范圍內(nèi)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種有利于減小齒輪厚度上成分偏析的齒輪生產(chǎn)工藝，其特征在于，所述油冷與回火步驟之間還包括清洗步驟。
【文檔編號(hào)】B22D11/16GK104128768SQ201410354463
【公開日】2014年11月5日 申請(qǐng)日期:2014年7月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月24日
【發(fā)明者】吳光武 申請(qǐng)人:成都亨通兆業(yè)精密機(jī)械有限公司