一種有利于齒輪表面質(zhì)量和偏析度的齒輪生產(chǎn)工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種有利于齒輪表面質(zhì)量和偏析度的齒輪生產(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，棒材的材質(zhì)為20CrMnTiH，熱處理包括將切削加工得到的毛坯加進(jìn)行滲碳處理、滲碳處理后進(jìn)行緩慢冷卻、毛坯緩慢冷卻到不高于550℃時進(jìn)行第二次加熱并保溫不少于2h后淬火、對淬火后的毛坯第三次加熱至170-200℃并保溫不少于3h進(jìn)行回火，第二次加熱為將毛坯加熱至840-870℃，滲碳處理包括先后進(jìn)行的預(yù)熱階段、強(qiáng)勢滲碳階段和擴(kuò)散階段。本工藝步驟簡單，產(chǎn)品成分均勻，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。
【專利說明】一種有利于齒輪表面質(zhì)量和偏析度的齒輪生產(chǎn)工藝

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及用于轉(zhuǎn)矩傳遞的傳動部件制造工藝，特別是涉及一種有利于齒輪表面 質(zhì)量和偏析度的齒輪生產(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。現(xiàn)有技術(shù)中針對材質(zhì)為20CrMnTiH齒輪的熱處理得到的產(chǎn)品馬氏體金相等級較 高，這樣得到的齒輪在使用過程中在外力作用下極易出現(xiàn)加工硬化，導(dǎo)致齒輪在較短時間 內(nèi)發(fā)生表面層脫離，嚴(yán)重影響齒輪傳動的穩(wěn)定性和使用壽命，通過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] 針對上述現(xiàn)有技術(shù)中針對材質(zhì)為20CrMnTiH齒輪的熱處理得到的產(chǎn)品馬氏體金 相等級較高，這樣得到的齒輪在使用過程中在外力作用下極易出現(xiàn)加工硬化，導(dǎo)致齒輪在 較短時間內(nèi)發(fā)生表面層脫離，嚴(yán)重影響齒輪傳動的穩(wěn)定性和使用壽命，通過采用鑄坯的方 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齒輪表面質(zhì)量和偏析度的齒輪生產(chǎn)工藝。
[0005] 針對上述問題，本發(fā)明提供的一種有利于齒輪表面質(zhì)量和偏析度的齒輪生產(chǎn)工 藝通過以下技術(shù)要點來達(dá)到發(fā)明目的：一種有利于齒輪表面質(zhì)量和偏析度的齒輪生產(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，所述鑄坯采用結(jié)晶器電磁攪拌，所述電磁攪拌的電流為400A，頻率為2. 5Hz，所 述熱處理包括將切削加工得到的毛坯加熱至830-920°C進(jìn)行滲碳處理，且滲碳處理中以上 溫度保持時間不少于3h、滲碳處理后進(jìn)行緩慢冷卻、毛坯緩慢冷卻到不高于550°C時進(jìn)行 第二次加熱并保溫不少于2h后淬火、對淬火后的毛坯第三次加熱至170-20(TC并保溫不少 于3h進(jìn)行回火，所述第二次加熱為將毛坯加熱至840-870°C，所述滲碳處理包括先后進(jìn)行 的預(yù)熱階段、強(qiáng)勢滲碳階段和擴(kuò)散階段； 所述預(yù)熱階段為將毛坯置于830-860°C的甲醇和丙烷氣體中共熱20-30min，所述強(qiáng)勢 滲碳階段將上述預(yù)熱階段的毛坯、甲醇和丙烷氣體環(huán)境升溫至875-920°C保持2-3h，并控 制甲醇和丙烷氣體的補(bǔ)充量，維持碳勢保持為1.0-1. 15%，所述擴(kuò)散階段為將強(qiáng)勢滲碳階段 的毛坯、甲醇和丙烷氣體環(huán)境降溫至830-880°C保持1. 5-2h，并控制甲醇和丙烷氣體的補(bǔ) 充量，維持碳勢保持為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] 所述緩慢冷卻為爐冷。
[0010] 對毛坯的第二次加熱并保溫毛坯位于還原性保護(hù)氣體環(huán)境中。
[0011] 對毛坯第二次加熱并保溫后的淬火為油冷。
[0012] 所述油冷與回火步驟之間還包括清洗步驟。
[0013] 本發(fā)明具有以下有益效果： 1、本發(fā)明提供的環(huán)規(guī)制造方法工藝簡單，熱處理工藝的能源消耗相較于現(xiàn)有技術(shù)僅 多出20%，但最后齒輪產(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 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下降了 2-3個等級，同 時，通過以上熱處理工藝，得到的齒輪表面硬度保持在59-60HRC上，心部硬度等級保持在 35-36HRC上，表層硬化層厚度為1. 2-1. 4mm。以上產(chǎn)品齒輪參數(shù)使得齒輪在使用過程中表 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。
[0014] 2、本工藝路線采用的滲碳處理溫度參數(shù)和各個階段持續(xù)時間，便于實現(xiàn)毛坯足夠 的淬透性、小的過熱敏感性、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。
[0015] 3、鑄坯過程中采用的結(jié)晶器電磁攪拌，攪拌器激發(fā)的交變磁場滲透到鑄坯的鋼水 內(nèi)，就在其中感應(yīng)起電流，該感應(yīng)電流與當(dāng)?shù)卮艌鱿嗷プ饔卯a(chǎn)生電磁力，作用在鋼水體積元 上，從而能推動鋼水運(yùn)動。電磁攪拌的參數(shù)選擇使得得到的齒輪毛坯中Cr、Mn、C的偏析度 分別在0. 05、0. 05和0. 085左右，相較于現(xiàn)有技術(shù)普遍采用的電磁攪拌，Cr、Mn、C的偏析度 下降值分別為〇. 〇35、0. 02和0. 035左右，即以上工藝參數(shù)的選擇均勻了齒輪毛坯中各組分 的分布，有利于齒輪同一工作面上力學(xué)性能和耐磨性的統(tǒng)一'丨生，利于齒輪的壽命。

【具體實施方式】
[0016] 下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明，但是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)不僅限于以下 實施例。
[0017] 實施例1 : 一種有利于齒輪表面質(zhì)量和偏析度的齒輪生產(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，所述鑄坯采用結(jié)晶器電磁攪拌， 所述電磁攪拌的電流為400A，頻率為2. 5Hz，所述熱處理包括將切削加工得到的毛坯加熱 至830-920°C進(jìn)行滲碳處理，且滲碳處理中以上溫度保持時間不少于3h、滲碳處理后進(jìn)行 緩慢冷卻、毛坯緩慢冷卻到不高于550°C時進(jìn)行第二次加熱并保溫不少于2h后淬火、對淬 火后的毛坯第三次加熱至170-200°C并保溫不少于3h進(jìn)行回火，所述第二次加熱為將毛坯 加熱至840-870°C，所述滲碳處理包括先后進(jìn)行的預(yù)熱階段、強(qiáng)勢滲碳階段和擴(kuò)散階段； 所述預(yù)熱階段為將毛坯置于830-860°C的甲醇和丙烷氣體中共熱20-30min，所述強(qiáng)勢 滲碳階段將上述預(yù)熱階段的毛坯、甲醇和丙烷氣體環(huán)境升溫至875-920°C保持2-3h，并控
【權(quán)利要求】
1. 一種有利于齒輪表面質(zhì)量和偏析度的齒輪生產(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，所述鑄坯采用 結(jié)晶器電磁攪拌，所述電磁攪拌的電流為400A，頻率為2. 5Hz，所述熱處理包括將切削加工 得到的毛坯加熱至830-920°C進(jìn)行滲碳處理，且滲碳處理中以上溫度保持時間不少于3h、 滲碳處理后進(jìn)行緩慢冷卻、毛坯緩慢冷卻到不高于550°C時進(jìn)行第二次加熱并保溫不少于 2h后淬火、對淬火后的毛坯第三次加熱至170-200°C并保溫不少于3h進(jìn)行回火，所述第二 次加熱為將毛坯加熱至840-870°C，所述滲碳處理包括先后進(jìn)行的預(yù)熱階段、強(qiáng)勢滲碳階段 和擴(kuò)散階段； 所述預(yù)熱階段為將毛坯置于830-860°C的甲醇和丙烷氣體中共熱20-30min，所述強(qiáng)勢 滲碳階段將上述預(yù)熱階段的毛坯、甲醇和丙烷氣體環(huán)境升溫至875-920°C保持2-3h，并控 制甲醇和丙烷氣體的補(bǔ)充量，維持碳勢保持為1.0-1. 15%，所述擴(kuò)散階段為將強(qiáng)勢滲碳階段 的毛坯、甲醇和丙烷氣體環(huán)境降溫至830-880°C保持1. 5-2h，并控制甲醇和丙烷氣體的補(bǔ) 充量，維持碳勢保持為0. 7-0. 75%。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種有利于齒輪表面質(zhì)量和偏析度的齒輪生產(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所述的一種有利于齒輪表面質(zhì)量和偏析度的齒輪生產(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所述的一種有利于齒輪表面質(zhì)量和偏析度的齒輪生產(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所述的一種有利于齒輪表面質(zhì)量和偏析度的齒輪生產(chǎn)工藝，其特征 在于，所述緩慢冷卻為爐冷。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種有利于齒輪表面質(zhì)量和偏析度的齒輪生產(chǎn)工藝，其特征 在于，對毛坯的第二次加熱并保溫毛坯位于還原性保護(hù)氣體環(huán)境中。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種有利于齒輪表面質(zhì)量和偏析度的齒輪生產(chǎn)工藝，其特征 在于，對毛坯第二次加熱并保溫后的淬火為油冷。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種有利于齒輪表面質(zhì)量和偏析度的齒輪生產(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】B23P15/14GK104117830SQ201410354561
【公開日】2014年10月29日 申請日期: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 申請人:成都亨通兆業(yè)精密機(jī)械有限公司