專利名稱：薄輻板式大直徑圓柱齒輪滲碳淬火變形的控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及齒輪的熱處理工藝，特別涉及ー種減少薄輻板式大直徑圓柱齒輪在滲碳淬火過程中發(fā)生變形的控制方法。
背景技術(shù)：
如圖I所示，薄輻板式大直徑圓柱齒輪是指直徑D大于I. 2米，輻板厚度S與直徑D之比小于或等于0.2的圓柱形齒輪。這種齒輪在中大型機(jī)械設(shè)備中具有廣泛的用途。從加工流程看，齒輪的制造需要經(jīng)過滲碳淬火這ー熱處理工藝，以提高輪齒的強(qiáng)度以及表面耐磨性等機(jī)械性能。滲碳淬火エ藝通常安排在齒輪生產(chǎn)流程的后期，對(duì)于薄輻板式大直徑圓柱齒輪來說，由于其形狀和結(jié)構(gòu)存在特殊性(比如直徑大，而輻板薄)，因此嚴(yán)重的滲碳淬火變形往往很難通過最后的精加工加以修正，結(jié)果使エ件因形狀尺寸超差而報(bào)廢，造成先前各道エ序的人力物力的損失和浪費(fèi)。即使對(duì)滲碳淬火變形的エ件能夠進(jìn)行校正和機(jī)加工修整,也會(huì)因此而增加生產(chǎn)成本。現(xiàn)有技術(shù)中，為了應(yīng)對(duì)薄輻板式大直徑圓柱齒輪因熱處理容易發(fā)生較大變形的問題，通常只能在滲碳淬火前留足后期的加工余量，在熱處理后通過切削、磨削等冷加工方法來進(jìn)行修正。但是實(shí)踐證明這種做法比較被動(dòng)，富裕的加工余量不僅增加了加工エ序，還直接増加生產(chǎn)成本。除此而外，后期冷加工修正又帶來了新的問題即由于后期冷加工的加工量不同，從而引起各輪齒齒面最終的有效硬化層深度嚴(yán)重不均勻，直接影響了齒輪的使用壽命。為此，本發(fā)明從減少薄輻板式大直徑圓柱齒輪在滲碳淬火過程中發(fā)生變形的角度提出一種控制方法，以解決這種特殊齒輪結(jié)構(gòu)在滲碳淬火過程中產(chǎn)生嚴(yán)重變形的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種薄輻板式大直徑圓柱齒輪滲碳淬火變形的控制方法，g在解決薄輻板式大直徑圓柱齒輪滲碳淬火過程中產(chǎn)生的嚴(yán)重變形問題。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種薄輻板式大直徑圓柱齒輪滲碳淬火變形的控制方法，其創(chuàng)新在于在滲碳淬火開始之前，采用硅酸鋁纖維材料來填充圓柱齒輪的輻板兩側(cè)所對(duì)應(yīng)的凹陷部分，并且在圓柱齒輪兩端分別設(shè)置ー塊鋼板，利用這兩塊鋼板夾持壓緊覆蓋在圓柱齒輪輻板兩側(cè)的硅酸鋁纖維材料，以此保護(hù)圓柱齒輪的輻板部分；接著按圖紙或常規(guī)エ藝設(shè)計(jì)要求對(duì)圓柱齒輪進(jìn)行滲碳淬火熱處理。上述技術(shù)方案中的有關(guān)內(nèi)容解釋如下
I.上述方案中，所述薄輻板式大直徑圓柱齒輪是指直徑D大于I. 2米，輻板厚度S與直徑D之比小于0. 2的圓柱形齒輪。2.上述方案中，所述硅酸鋁纖維材料為硅酸鋁纖維板、硅酸鋁纖維氈或硅酸鋁纖維毯。硅酸鋁纖維又叫陶瓷纖維是ー種新型輕質(zhì)耐火材料，該材料具有容重輕、耐高溫、熱 穩(wěn)定性好、熱傳導(dǎo)率低、熱容小、抗機(jī)械振動(dòng)好、受熱膨脹小、隔熱性能好等優(yōu)點(diǎn)，經(jīng)特殊加エ，可制成硅酸鋁纖維板、硅酸鋁纖維氈、硅酸鋁纖維繩、硅酸鋁纖維毯等產(chǎn)品。
3.上述技術(shù)方案適用于直齒、斜齒、人字齒以及曲線齒等各種圓柱齒輪。本發(fā)明工作原理和效果是由于薄輻板式大直徑圓柱齒輪具有直徑大、輻板薄的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，從附圖I中可以看出齒輪的輻板面積大、厚度薄，齒輪的各部位尺寸相差也很大，因此在滲碳淬火的加熱冷卻過程中エ件內(nèi)外以及不同部位(截面尺寸不同的部位)溫差變化較大，產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)カ也較大，從而導(dǎo)致熱處理的變形量増加。本發(fā)明針對(duì)薄輻板式大直徑圓柱齒輪的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)在滲碳淬火開始之前，采用硅酸鋁纖維材料來填充圓柱齒輪的輻板兩側(cè)所對(duì)應(yīng)的凹陷部分，并通過鋼板夾持壓緊方式對(duì)圓柱齒輪的輻板部分進(jìn)行熱保護(hù)，緩沖各部位的溫度變化速率，均勻各部位的溫差，從而減少了各部位因加熱速度和冷卻速度不一致引起的齒輪嚴(yán)重變形問題。本發(fā)明方法 容易，構(gòu)思巧妙，效果明顯，是ー種值得在力推廣應(yīng)用的實(shí)用性技木。


附圖I為本發(fā)明薄輻板式大直徑圓柱齒輪的剖視 附圖2為本發(fā)明原理 附圖3為本發(fā)明實(shí)施例齒輪滲碳淬火溫度變化曲線圖。I.圓柱齒輪；2.福板；3.凹陷部分；4.娃酸招纖維材料；5.鋼板；6.氣體滲碳爐。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)ー步描述
實(shí)施例一種薄輻板式大直徑圓柱齒輪滲碳淬火變形的控制方法如圖I所示，本實(shí)施例圓柱齒輪為直齒圓柱齒輪1，齒輪外緣直徑D在I. 2 1. 7米之間，輻板2厚度S在150 250毫米之間。如圖2所示，針對(duì)這種薄輻板式大直徑直齒圓柱齒輪1，在滲碳淬火開始之前，采用硅酸鋁纖維材料4來填充圓柱齒輪I的輻板2兩側(cè)所對(duì)應(yīng)的凹陷部分3，并且在圓柱齒輪I兩端分別設(shè)置一塊鋼板5，利用這兩塊鋼板5夾持壓緊覆蓋在圓柱齒輪I輻板2兩側(cè)的硅酸鋁纖維材料4，以此保護(hù)圓柱齒輪I的輻板2部分；接著按圖紙或常規(guī)エ藝設(shè)計(jì)要求對(duì)圓柱齒輪I進(jìn)行滲碳淬火熱處理。所述硅酸鋁纖維材料4為硅酸鋁纖維板(也可以采用硅酸鋁纖維氈或硅酸鋁纖維毯)。本實(shí)施例直齒圓柱齒輪I滲碳淬火エ序如下
第一歩，清洗直齒圓柱齒輪I ;
第二步，對(duì)直齒圓柱齒輪I的非滲碳面涂防滲涂料保護(hù)非滲碳面；
第三歩，采用硅酸鋁纖維材料4來填充圓柱齒輪I的輻板2兩側(cè)所對(duì)應(yīng)的凹陷部分3，并且在圓柱齒輪I兩端分別設(shè)置一塊鋼板5，利用這兩塊鋼板5夾持壓緊覆蓋在圓柱齒輪I輻板2兩側(cè)的硅酸鋁纖維材料4，以此保護(hù)圓柱齒輪I的輻板2部分；
第四步，將圓柱齒輪I裝入滲碳爐內(nèi)；
第五步，對(duì)圓柱齒輪I進(jìn)行氣體滲碳處理；
第六步，對(duì)圓柱齒輪I進(jìn)行淬火處理。本發(fā)明實(shí)施例圓柱齒輪I滲碳淬火的溫度變化曲線見圖1，圖I中縱縱座標(biāo)表示溫度(°C )，橫座標(biāo)表示時(shí)間(t)，氣體滲碳溫度為920°C，淬火溫度為840°C，780°C的保溫時(shí)間為I小時(shí)，920°C的保溫時(shí)間為32小時(shí)節(jié)2分鐘，840°C的保溫時(shí)間為2小時(shí)，220°C的保溫時(shí)間為12小時(shí)。為了說明本發(fā)明的實(shí)際應(yīng)用效果，下面給出兩組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)
表I (表中的數(shù)據(jù)單位是毫米)
圓周測點(diǎn) |~1 12 「3「4 |~5 [6 ]~7 |8 ' 公法線上點(diǎn) +1. 266 +0. 90 +1. 266+0. 69 +0. 8 +1. 6 +1. 17 +0. 97
公法線中點(diǎn) +0.95 +0.83 +1.09+0. 97 +0. 58 +1. 49 +0. 96 +0. 69
公法線下點(diǎn)丨士0. 89 1+0. 91 1+0. 771+0. 45 J+0. 37 1+1. 23]+0. 77 [+0. 37
表2 (表中的數(shù)據(jù)單位是毫米):
I鋼印點(diǎn)位置I垂直鋼印點(diǎn)位置 齒頂圓 1+3. 67 J+6. 97
表3 (表中的數(shù)據(jù)單位是毫米)
圓周測點(diǎn) Il 12 13 14 [~5 [6 [7 |8 '
公法線上點(diǎn) +0. 7 +0. 66 +0. 7 +0. 66 +0. 66 +0. 52 +0. 56 +0. 66公法線中點(diǎn) +0.6 +0. 58 +0. 58 +0. 56 +0. 46 +0. 52 +0. 52 +0. 56公法線T 點(diǎn) J+0. 54 [+0. 56 1+0. 56 ]+0. 52 [+0. 46 1+0. 46 ]+0. 46 [+0. 56
表4 (表中的數(shù)據(jù)單位是毫米)
I鋼印點(diǎn)位置I垂直鋼印點(diǎn)位置 齒頂圓 1+1. 8J+1. 72
表I和表2為第一組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。第一組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)是在未使用本發(fā)明控制方法的前提下，
直齒圓柱齒輪I因滲碳淬火產(chǎn)生的變形數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)是以滲碳淬火前測得的數(shù)據(jù)為基準(zhǔn)，
用滲碳淬火后數(shù)據(jù)減去滲碳淬火前數(shù)據(jù)的差值。表3和表4為第二組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。第二組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)是在使用本發(fā)明控制方法的前提下，直齒圓柱齒輪I因滲碳淬火產(chǎn)生的變形數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)是以滲碳淬火前測得的數(shù)據(jù)為基準(zhǔn)，用滲碳淬火后數(shù)據(jù)減去滲碳淬火前數(shù)據(jù)的差值。表I和表3中的八個(gè)圓周測點(diǎn)是指以鋼印點(diǎn)作為第I點(diǎn)在齒輪圓周方向順時(shí)針等分的八個(gè)圓周測點(diǎn)。所述“公法線”是指從測點(diǎn)位置輪齒齒面沿順時(shí)針到第8個(gè)輪齒另ー側(cè)齒面的距離差值。上點(diǎn)、中點(diǎn)和下點(diǎn)分別表示齒厚方向三點(diǎn)不同位置。從以上兩組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的對(duì)比中可以看出，采用本發(fā)明后的直齒圓柱齒輪變形值比未采用發(fā)明的直齒圓柱齒輪要小很多。因此本發(fā)明方法對(duì)薄輻板式大直徑圓柱齒輪滲碳淬火變形具有有效地控制作用。
權(quán)利要求
1.一種薄輻板式大直徑圓柱齒輪滲碳淬火變形的控制方法，其特征在于在滲碳淬火開始之前，采用硅酸鋁纖維材料(4)來填充圓柱齒輪(I)的輻板(2)兩側(cè)所對(duì)應(yīng)的凹陷部分(3)，并且在圓柱齒輪(I)兩端分別設(shè)置一塊鋼板(5)，利用這兩塊鋼板(5)夾持壓緊覆蓋在圓柱齒輪(I)輻板(2)兩側(cè)的硅酸鋁纖維材料(4)，以此保護(hù)圓柱齒輪(I)的輻板(2)部分；接著按圖紙或常規(guī)エ藝設(shè)計(jì)要求對(duì)圓柱齒輪(I)進(jìn)行滲碳淬火熱處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述薄輻板式大直徑圓柱齒輪滲碳淬火變形的控制方法，其特征在于所述硅酸鋁纖維材料(4)為硅酸鋁纖維板、硅酸鋁纖維氈或硅酸鋁纖維毯。
全文摘要
一種薄輻板式大直徑圓柱齒輪滲碳淬火變形的控制方法，其特征在于在滲碳淬火開始之前，采用硅酸鋁纖維材料來填充圓柱齒輪的輻板兩側(cè)所對(duì)應(yīng)的凹陷部分，并通過鋼板夾持壓緊方式對(duì)圓柱齒輪的輻板部分進(jìn)行熱保護(hù)，緩沖各部位的溫度變化速率，均勻各部位的溫差，從而減少了各部位因加熱速度和冷卻速度不一致引起的齒輪嚴(yán)重變形問題。
文檔編號(hào)C21D9/32GK102643972SQ20121011658
公開日2012年8月22日 申請(qǐng)日期2012年4月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月19日
發(fā)明者喬艷, 張建剛, 龔曉云 申請(qǐng)人:寶鋼蘇冶重工有限公司