本發(fā)明涉及熱處理工藝技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種減小薄壁滲碳淬火高速齒輪畸變量的方法及應(yīng)用。

背景技術(shù)：

目前，薄壁滲碳淬火高速齒輪工藝孔的設(shè)計，不考慮滲碳淬火工藝過程的變形問題，或者說是在沒有進行結(jié)構(gòu)尺寸對滲碳淬火畸變量影響試驗研究下的工藝孔設(shè)計方法，只按正常的齒輪設(shè)計方法設(shè)計，而對于薄壁滲碳淬火高速齒輪，滲碳淬火的變形量特別大，經(jīng)常因為滲碳淬火后變形量大，不夠加工尺寸進行返修，返修挽救不過來的，最后報廢的情況也時常發(fā)生，是生產(chǎn)制造的一大難點，不僅影響生產(chǎn)制造周期，制造成本也大幅提高。

滲碳淬火變形是世界難題，發(fā)達國家公布的數(shù)據(jù)，在滲碳淬火變形問題上浪費的資金也相當(dāng)驚人。以前對滲碳淬火畸變問題的研究，多集中在滲碳淬火的工藝過程，齒輪結(jié)構(gòu)上的研究較少，特別對于國內(nèi)，對透平壓縮機薄壁滲碳淬火高速齒輪結(jié)構(gòu)因素對滲碳淬火畸變影響的研究，幾乎是空白。結(jié)構(gòu)因素是滲碳淬火變形的最主要的因素，而且影響也最大，研究起來效果也最明顯。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是薄壁滲碳淬火高速齒輪的滲碳淬火的變形量大，提供一種減小薄壁滲碳淬火高速齒輪畸變量的方法及應(yīng)用。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種減小薄壁滲碳淬火高速齒輪畸變量的方法，控制齒輪上的總孔數(shù)量為3的整數(shù)倍，且呈圓周均勻分布。

進一步地，所述總孔包括吊裝孔和工藝孔，所述吊裝孔和所述工藝孔的數(shù)量分別為3的整數(shù)倍。

進一步地，所述吊裝孔的直徑為4-6mm，數(shù)量為3個，所述工藝孔的直徑為7-9mm，數(shù)量為6個，所述吊裝孔之間的夾角為120°，所述工藝孔之間的夾角為60°，所述吊裝孔與所述工藝孔間夾角為30°，所述吊裝孔和所述工藝孔的孔位置在距離圓心十分之五點二五至十分之六點二五處。

進一步地，所述高速齒輪的預(yù)備熱處理工藝為：950℃正火，保溫時間為“有效厚度/45mm”小時，空冷；860℃淬火，保溫時間為“有效厚度/40mm”小時，油冷；650℃回火，保溫時間為“1.5倍淬火保溫時間”，空冷。

進一步地，所述高速齒輪的滲碳淬火工藝為：930℃滲碳，總保溫時間為“滲層深度/0.1mm”小時；850℃球化空淬，保溫時間為“有效厚度/40mm”小時；650℃高溫回火，保溫時間為淬火的1.5倍；780℃淬火，保溫時間為“有效厚度/40mm”小時，油冷；180℃回火，保溫時間是淬火的2倍。

進一步地，所述高速齒輪的材料是12cr2ni4滲碳鋼。

上述方法應(yīng)用于透平壓縮機薄壁滲碳淬火高速齒輪。

本發(fā)明提供的一種減小薄壁滲碳淬火高速齒輪畸變量的方法，使薄壁滲碳淬火高速齒輪的滲碳淬火工序的變形量大幅縮小，畸變量減小30％以上。控制了因滲碳淬火工藝變形量大，造成磨齒時不夠磨削尺寸超差造成的返修，甚至報廢的問題；控制了由于磨齒時磨削量大，造成了滲層的嚴重不均勻，硬度不均勻且下降，承載能力下降的問題；更重要的是齒輪的質(zhì)量大幅提高，接觸疲勞強度、彎曲疲勞大幅提高；磨削量減小，成本也會大幅下降。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例1提供的薄壁滲碳淬火高速齒輪結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明對比實施例1提供的薄壁滲碳淬火高速齒輪結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本發(fā)明實施例2提供的薄壁滲碳淬火高速齒輪結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為本發(fā)明對比實施例2提供的薄壁滲碳淬火高速齒輪結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5為本發(fā)明實施例3提供的薄壁滲碳淬火高速齒輪結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6為本發(fā)明對比實施例3提供的薄壁滲碳淬火高速齒輪結(jié)構(gòu)示意圖。

圖7為本發(fā)明實施例4提供的薄壁滲碳淬火高速齒輪結(jié)構(gòu)示意圖。

圖8為本發(fā)明對比實施例4提供的薄壁滲碳淬火高速齒輪結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

本發(fā)明提供的一種減小薄壁滲碳淬火高速齒輪畸變量的方法：控制齒輪上的總孔數(shù)量為3的整數(shù)倍，且呈圓周均勻分布。所述總孔包括吊裝孔和工藝孔，所述吊裝孔和所述工藝孔的數(shù)量分別為3的整數(shù)倍，吊裝孔之間呈圓周均勻分布，工藝孔之間呈圓周均勻分布，吊裝孔和工藝孔之間也呈圓周均勻分布。

例如：如圖2所示，現(xiàn)有技術(shù)中薄壁滲碳淬火齒輪的總孔為12個，其中，吊裝孔為4個，工藝孔為8個，吊裝孔間夾角90°，工藝孔間夾角45°，工藝孔與吊裝孔間夾角22.5°。將吊裝孔由原來的4個減少為3個，工藝孔由8個減少為6個。吊裝孔、工藝孔各自按圓周均勻分布，同時還要保證總孔也按圓周均勻分布(見圖1)。

所述吊裝孔的直徑為4-6mm，優(yōu)選為5mm，數(shù)量優(yōu)選為為3個。所述工藝孔的直徑為7-9mm，優(yōu)選為8mm，數(shù)量優(yōu)選為為6個。3個吊裝孔之間的夾角為120°，6個工藝孔之間的夾角為60°，吊裝孔與工藝孔之間夾角為30°，吊裝孔和工藝孔的孔位置在距離圓心十分之五點二五至十分之六點二五處。

所述高速齒輪的預(yù)備熱處理工藝為：950℃正火，保溫時間為“有效厚度/45mm”小時，空冷；860℃淬火，保溫時間為“有效厚度/40mm”小時，油冷；650℃回火，保溫時間為“1.5倍淬火保溫時間”，空冷。

所述高速齒輪的滲碳淬火工藝為：930℃滲碳，總保溫時間為“滲層深度/0.1mm”小時；850℃球化空淬，保溫時間為“有效厚度/40mm”小時；650℃高溫回火，保溫時間為淬火的1.5倍；780℃淬火，保溫時間為“有效厚度/40mm”小時，油冷；180℃回火，保溫時間是淬火的2倍。在滲碳、球化空淬、高溫回火，淬火回火以及整個滲碳淬火等不同工序的變形量都大幅縮小。

所述高速齒輪的材料是12cr2ni4滲碳鋼，12cr2ni4經(jīng)過電爐冶煉、電渣重熔精煉，鍛造比為3-5。

上述方法適用于透平壓縮機薄壁滲碳淬火的高速齒輪工藝孔的設(shè)計，也適用于其它的薄壁滲碳淬火齒輪工藝孔的設(shè)計。

進行對比試驗時，需同爐進行試驗，且保證兩個對比模擬盤的裝爐高度一致，位置臨近，滲碳工藝過程的滲碳氣氛條件一致，淬火工藝過程的冷卻條件一致。無論是原始尺寸測量，還是測試工序完成后的測量，都要保證被測量表面光滑，且在模擬盤完全冷透后測量，測量用千分尺，且測量前進行校對，用同一個千分尺測量。

實施例1一種減小薄壁滲碳淬火高速齒輪畸變量的方法

模擬齒輪材料12cr2ni4，預(yù)備熱處理為正火+調(diào)質(zhì)。用其進行薄壁滲碳淬火高速齒輪不同工藝孔，在滲碳淬火工藝過程中的變形量測試試驗，包括以下步驟：

(1)總孔的數(shù)量：吊裝孔3個，工藝孔6個(見圖1)；

(2)總孔的數(shù)量關(guān)系：為3或者3的倍數(shù)關(guān)系(見圖1)；

(3)總孔的分布：吊裝孔、工藝孔各自按圓周均勻分布，同時總孔也按圓周均勻分布。

(4)預(yù)備熱處理工藝為：950℃正火，保溫5，空冷；860℃淬火，保溫5.5小時，油冷；650℃回火，8.0小時，空冷。

滲碳淬火測試工藝參數(shù)：930℃滲碳10小時；球化空淬850℃保溫5小時；650℃高溫回火7.5小時；780℃淬火保溫5小時，油冷；180℃回火保溫10小時。

(5)滲碳淬火測試工藝要領(lǐng)：必須同爐試驗，要保證兩個對比模擬盤的高度一致，位置臨近，滲碳工藝過程的滲碳氣氛條件一致，淬火工藝過程的冷卻條件一致。

對比實施例1

與實施例1不同之處在于：步驟(1)和(2)按畸變試樣圖2。

經(jīng)測試，實施例1滲碳淬火后的變形量明顯低于對比例1的滲碳淬火后的變形量，實施例1的變形試驗數(shù)據(jù)見表1a，對比例1的變形試驗數(shù)據(jù)見表1b，其中，直徑a和直徑b表示相互垂直的齒輪直徑偏差。實施例1的總變形量比對比例1的總變形量減小了48％，總體上滲碳、球化空淬工序的變形量小于淬火回火工序的變形量，也證明了工件結(jié)構(gòu)因素對控制變形的重要作用。

表1a、實施例1的變形量數(shù)據(jù)

表1b、對比例1的變形量數(shù)據(jù)

實施例2一種減小薄壁滲碳淬火高速齒輪畸變量的方法

模擬齒輪材料12cr2ni4，預(yù)備熱處理為正火+調(diào)質(zhì)。用其進行滲碳淬火過程的變形量測量試驗，包括以下步驟：

(1)總孔的數(shù)量：吊裝孔3個，工藝孔6個(見圖3)；

(2)總孔的數(shù)量關(guān)系：為3或者3的倍數(shù)關(guān)系(見圖3)；

(3)總孔的分布：吊裝孔、工藝孔各自按圓周均勻分布，同時總孔也按圓周均勻分布。

(4)預(yù)備熱處理工藝為：950℃正火，保溫5，空冷；860℃淬火，保溫5.5小時，油冷；650℃回火，8.0小時，空冷。

滲碳淬火測試工藝參數(shù)：930℃滲碳10小時；球化空淬850℃保溫5小時；650℃高溫回火7.5小時；780℃淬火保溫5小時，油冷；180℃回火保溫10小時。

(5)滲碳淬火測試工藝要領(lǐng)：必須同爐試驗，要保證兩個對比模擬盤的高度一致，位置臨近，滲碳工藝過程的滲碳氣氛條件一致，淬火工藝過程的冷卻條件一致。

對比實施例2

與實施例2不同之處在于：步驟(1)和(2)按畸變試樣圖4。

經(jīng)測試，實施例2滲碳淬火后的變形量明顯低于對比例2的滲碳淬火后的變形量，實施例2的變形試驗數(shù)據(jù)見表2a，對比例2的變形試驗數(shù)據(jù)見表2b，其中，直徑a和直徑b表示相互垂直的齒輪直徑偏差。實施例2的變形量比對比例2的變形量減小了94％，更重要的是不存在橢圓度的變形，也證明了工件結(jié)構(gòu)因素是控制變形的重要性。

表2a、實施例2的變形量數(shù)據(jù)

表2b、對比例2的變形量數(shù)據(jù)

實施例3一種減小薄壁滲碳淬火高速齒輪畸變量的方法

模擬齒輪材料12cr2ni4，預(yù)備熱處理為正火+調(diào)質(zhì)。用其進行滲碳淬火過程的變形量測量試驗，包括以下步驟：

(1)總孔的數(shù)量：吊裝孔3個，工藝孔6個(見圖5)；

(2)總孔的數(shù)量關(guān)系：為3或者3的倍數(shù)關(guān)系(見圖5)；

(3)總孔的分布：吊裝孔、工藝孔各自按圓周均勻分布，同時總孔按圓周均勻分布。

(4)預(yù)備熱處理工藝為：950℃正火，保溫5，空冷；860℃淬火，保溫5小時，油冷；650℃回火，7.5小時，空冷。

滲碳淬火測試工藝參數(shù)：930℃滲碳10小時；球化空淬850℃保溫5小時；650℃高溫回火7.5小時；780℃淬火保溫5小時，油冷；180℃回火保溫10小時。

(5)滲碳淬火測試工藝要領(lǐng)：必須同爐試驗，要保證兩個對比模擬盤的高度一致，位置臨近，滲碳工藝過程的滲碳氣氛條件一致，淬火工藝過程的冷卻條件一致。

對比實施例3

與實施例3不同之處在于：步驟(1)和(2)按畸變試樣圖6。

經(jīng)測試，實施例3滲碳淬火后的變形量明顯低于對比例3的滲碳淬火后的變形量，實施例3的變形試驗數(shù)據(jù)見表3a，對比例3的變形試驗數(shù)據(jù)見表3b，其中，直徑a和直徑b表示相互垂直的齒輪直徑偏差。實施例3的變形量比對比例3的變形量減小了36％，更重要的是不存在橢圓度的變形，也證明了工件結(jié)構(gòu)因素是控制變形的重要性。

表3a、實施例3的變形量數(shù)據(jù)

表3b、對比例3的變形量數(shù)據(jù)

實施例4一種減小薄壁滲碳淬火高速齒輪畸變量的方法

模擬齒輪材料12cr2ni4，預(yù)備熱處理為正火+調(diào)質(zhì)。用其進行滲碳淬火過程的變形量測量試驗，包括以下步驟：

(1)工藝孔的數(shù)量：吊裝孔3個，工藝孔6個(見圖7)；

(2)工藝孔的數(shù)量關(guān)系：為3或者3的倍數(shù)關(guān)系(見圖7)；

(3)工藝孔的分布：吊裝孔、工藝孔各自按圓周均勻分布，同時總的孔按圓周均勻分布。

(4)預(yù)備熱處理工藝為：950℃正火，保溫5小時，空冷；860℃淬火，保溫5小時，油冷；650℃回火，7.5小時，空冷。

滲碳淬火測試工藝參數(shù)：930℃滲碳10小時；球化空淬850℃保溫5小時；650℃高溫回火7.5小時；780℃淬火保溫5小時，油冷；180℃回火保溫10小時。

(5)滲碳淬火測試工藝要領(lǐng)：必須同爐試驗，要保證兩個對比模擬盤的高度一致，位置臨近，滲碳工藝過程的滲碳氣氛條件一致，淬火工藝過程的冷卻條件一致。

對比實施例4

與實施例4不同之處在于：步驟(1)和(2)按畸變試樣圖8。

經(jīng)測試，實施例4滲碳淬火后的變形量明顯低于對比例4的滲碳淬火后的變形量，實施例2的變形試驗數(shù)據(jù)見表4a，對比例2的變形試驗數(shù)據(jù)見表4b，其中，直徑a和直徑b表示相互垂直的齒輪直徑偏差。實施例4的變形量比對比例4的變形量減小了60％，更重要的是不存在橢圓度的變形，也證明了工件結(jié)構(gòu)因素是控制變形的重要性。

表4a、實施例4的變形量數(shù)據(jù)

表4b、對比例4的變形量數(shù)據(jù)

最后所應(yīng)說明的是，以上具體實施方式僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照實例對本發(fā)明進行了詳細說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。