專利名稱:45號鋼小模數齒輪鍛熱淬火工藝及淬火機床的制作方法
鍛熱淬火工藝由于工藝簡單且有極好的經濟效益而被國內外廣泛采用。但對齒輪類截面變化大的零件，特別對輪輻厚度與齒寬之比為1/3～1/5且輪輻厚度僅為4～8毫米的小模數45#鋼齒輪，用常規(guī)鍛熱淬火會帶來嚴重的淬火裂紋。故長期以來未見有關小模數45#鋼齒輪鍛熱水浴淬火工藝及所用裝置的報導。
本發(fā)明的任務是對小模數45#鋼齒輪提出一種新的鍛熱淬火工藝及適應該工藝要求的淬火機床。要求新工藝不會使45#鋼齒輪產生淬火裂紋，且齒輪的各種性能不低于用常規(guī)工藝所得的結果；相應的淬火機床要求操作方便，結構簡單，保證工藝的準確、順利進行且成本低。
以權利要求
1～3特征部分給出的工藝特征及結構特征解決了此任務。
采用本發(fā)明工藝和機床進行45#鋼小模數齒輪的鍛熱淬火克服了45#鋼齒輪用水浴鍛熱淬火必然導致大量開裂的長久技術偏見，可簡化工藝及獲得突出的經濟效果。
圖1是小模數45#鋼齒輪的鍛熱淬火工藝的溫度時間曲線。始鍛溫度1150±50℃，終鍛溫度920～1030℃。終鍛后先空冷至淬火溫度820～900℃，然后進行水浴淬火，工件淬火出水溫度300±3℃；接著空冷至室溫，而后在3～4小時之間進行高溫回火。其特征是從終鍛后空冷至淬火結束的所有工藝過程中，齒輪必須是裝于專用夾具中并于輪輻部卡緊。
圖2是專用隨行夾具結構示意圖。圖3是為保證淬火工藝準確進行而設計的淬火機床示意圖。
以圖3來詳細說明45#鋼齒輪的鍛熱淬火工藝。45#鋼齒輪終鍛后首先經測溫儀測量符合裝夾溫度920～1030℃時，將齒輪放入張開的夾具(圖3中的a位置)中，由鏈條傳動至壓緊裝置7時，夾具將齒輪自動夾緊。夾緊后的齒輪和夾具(見圖2)連續(xù)傳動至c位置。整個夾具翻入浴淬火。淬火介質為普通自來水。從a位置到c位置的傳動時間間隔(即空冷時間)與室溫及齒輪的大小有關。機床設計空冷時間為30～100秒。裝在夾具中的齒輪入水后仍由鏈條在池內傳動至出水面，出水溫度可通過傳動時間控制在300±30℃。出水面后傳動至e位置時夾具自動打開，齒輪墜落，淬火結束。
本機床為框架結構，兩條平行鏈條與3對鏈輪連結，同步運轉。機床下部裝有滾輪(1)，床身(5)前面有前架板(4)，在前架板(4)上裝有軸承座(3)，鏈輪(2)裝在軸承座(3)上。連接在前架板(4)和中架板(12)及水箱(17)的鏈條分為上、下兩層，滾子鏈條由引槽(6)限定其運行軌道。斜支架(11)將中架板(12)固定在水箱(17)上，鏈輪(13)裝在固定于中架板(12)上的軸承座(14)上，鏈輪(20)配置在水箱(17)上。防水罩(21)為可拆式，罩在水箱(17)上。集料筐(8)放在機床底部，料滿隨換。
水箱(17)用鋼板爆接制成。水箱(17)上裝有進水管(22)，出水管(16)，進水管上接有皮管(23)。
夾具(9)為專用可裝卸式(其結構詳見圖2)。
上支架(32)用彈簧元鋼制成，前端部鍛薄，鎖緊頭(24)具有一定的彈力和強度。下支架(25)用元鋼焊接制成。上夾頭(28)與下夾頭(26)的幾何形狀與齒輪的輪輻形狀吻合，并分別焊接在上支架(32)、下支架(25)上。上支架(32)、下支架(25)由連軸(33)連結。彈簧(31)固定在上支架(32)、下支架(25)之間，并將上支架(32)拉開。裝入夾具(9)的工件(27)由鎖緊頭(24)鎖緊。夾具(9)由芯軸(29)通過架套筒(30)與兩條平行同步鏈條相連結。本夾具結構簡單，易于制作，成本低，動作可靠。
壓緊裝置(7)配置在引槽(6)上，功能是將張開的夾具壓緊。
傳動機構中的變速電機(18)固定在水箱(17)一側，皮帶輪(19)、主動鏈輪(20)共同裝置在水箱(17)上。鏈條進入引，槽(6)后由張緊輪(15)張緊。張緊輪(15)配置在中架板(12)上。
機床開動前，先將水充滿水箱(17)，調整排水管(16)保證流量及水面高度。機床開動后，將變速馬達(18)調整為適當的轉速。這樣，就能保證空冷、淬火時間符合工藝要求。此時，由皮帶帶動皮帶輪(19)并使鏈輪(20)轉動(一對鏈輪同步轉動)。從而使?jié)L子鏈條轉動；連結在鏈條上的若干付隨行夾具(9)亦隨之運動。
夾具在轉動工作過程中，呈下述6種狀態(tài)a為裝料張開狀態(tài)，此時鍛后的工件(27)置于張開的夾具的下夾頭(26)上。
b為鎖緊狀態(tài)，此時張開的夾具(9)載著工件(27)穿過壓緊裝置(7)將夾具的上支架(32)壓下，鎖緊頭(24)進入鎖緊位置；c為傳送狀態(tài)；d為翻入水中淬火狀態(tài)，此時由于重力使載著工件(27)的夾具(9)翻入水中并擺動前進。
e為脫開狀態(tài)，夾具碰觸自動脫開裝置后，由于淬火后的工件(10)和夾具(9)本身的重力，使夾具脫開，工件(10)自動落入集料筐(8)之中。
f為張開傳輸狀態(tài)。
夾具的6種工作狀態(tài)循環(huán)進行，完成鍛熱淬火的工作。
發(fā)明人用常規(guī)工藝制造出如圖3所示的淬火機床，并應用于S-195，45#鋼齒輪(圖4)的鍛熱淬火工藝，效果很好。
發(fā)明人將上述工藝及已制作的淬火機床用于S-195柴油機起動齒輪(圖4)，材料成份C0.42～0.50％；Si0.17～0.37％；Mn0.5～0.8％；P≤ 0.0 4％，S≤0.04％，Cr ≤ 0.25％，Ni≤ 0.25％。模數m＝3，壓力角α＝20°，齒數z＝36。模鍛鍛造溫度1150±50℃，終鍛溫度920～1030℃。終鍛后將齒輪置于淬火機床的夾具卡緊(圖3中的a、b位置)。由鏈條傳動55～65秒(即空冷至820～900℃)，達到c位置，翻入水浴。在水中夾具仍與傳動鏈條同行，經14～16秒后出水面，此時齒輪溫度達到300±30℃。卡緊齒輪的夾具出水面后繼續(xù)運行至e位置，齒輪脫落，淬火工藝結束。經探傷檢查，齒輪無淬火裂紋，齒輪硬度＞Rc45。經常規(guī)機械性能試驗表明各項性能均高于目前S-195柴油機起動齒輪用一般工藝所得的結果。證明本發(fā)明的工藝與機床達到了簡化工藝、操作方便、結構簡單的目的，經濟效益很高。
圖面說明1、滾輪 18、變速電機2、鏈輪(1對) 19、皮帶輪3、軸承座 20、鏈輪4、前架板 21、防水罩5、大架 22、進水管6、引槽 23、皮管7、壓緊裝置 24、鎖緊頭8、集料筐 25、下支架9、淬火夾具 26、下夾頭10、淬火后的工件 27、鍛后工件11、斜支架 28、上夾頭12、中架板 29、芯軸13、鏈輪(1對) 30、架套筒14、軸承座 31、彈簧15、張緊輪 32、上支架16、出水管 33、連軸17、水箱
權利要求
1.本發(fā)明是45#鋼小模數齒輪的鍛熱淬火工藝及淬火機床。a、鍛熱淬火工藝是齒輪終鍛后(終鍛溫度920～1030℃)，空冷至820～900℃進行水浴淬火，冷卻至300℃±30℃出水空冷至室溫，其特征是齒輪在從終鍛后的空冷至入浴槽淬火結束的工藝過程中被裝于專用隨行夾具(9)中并于輪輻部卡緊。b、齒輪淬火機床是由床身、浴槽、傳動鏈條等組成。其特征是專用隨行夾具(9)安裝在傳動鏈條上及引槽(6)上有壓緊裝置(7)。
2.根據權利要求
1的淬火浴槽，其特征是其中的淬火介質是普通的自來水。
3.根據權利要求
1的專用隨行夾具，其特征是它的上支架(32)用彈簧元鋼制成，前端部鍛??；鎖緊頭(24)具有一定的彈力和強度；下支架(25)用元鋼焊接制成；上夾頭(28)與下夾頭(26)的幾何形狀與齒輪的輪輻形狀吻合，并分別焊接在上支架(32)、下支架(25)上；上支架(32)、下支架(25)由連軸(33)連結彈簧(31)固定在上支架(32)、下支架(25)之間，并將上支架(32)拉開；裝入夾具(9)的工件(27)由鎖緊頭(24)鎖緊；夾具(9)由芯軸(29)通過套筒(30)與兩條平行同步鏈條相連結。
專利摘要
本發(fā)明是小模數45號鋼齒輪的鍛熱淬火工藝及用于該工藝的專用淬火機床。淬火工藝過程是首先用夾具將終鍛后溫度為920～1030℃的齒輪坯輪輻部夾緊，接著空冷至820～900℃，然后將它入普通自來水水浴淬火。齒輪坯在水浴中冷卻至300±30℃，而后出水空冷至室溫。用于該工藝的淬火機床為鏈條傳動式，鏈條上裝有用于卡緊齒輪，可自動卡緊—松脫的專用夾具。入水前的空冷時間由傳動機構的運動速度決定。所述淬火機床結構簡單，工藝效果好、成本低、經濟效益高。
文檔編號C21D1/02GK85104854SQ85104854
公開日1987年1月28日 申請日期1985年6月21日
發(fā)明者劉惠南, 楊煦年, 沈加逸, 季建成, 王華冠, 羅新民, 陳曉農 申請人:武進齒輪廠, 江蘇工學院導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan