一種有利於提高生產效率和產品質量的齒輪生產工藝的製作方法
2023-12-09 19:24:16
一種有利於提高生產效率和產品質量的齒輪生產工藝的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種有利於提高生產效率和產品質量的齒輪生產工藝，包括順序進行的鑄坯、切削加工、熱處理、精切削和磨削加工，所述鑄坯的原料為20CrMnTiH，所述鑄坯採用結晶器電磁攪拌，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600-920℃進行滲碳處理，且滲碳處理中以上溫度保持時間不少於3h，所述加熱為分段加熱，分別為第一階段的預熱、第二階段的滲碳、第三階段1-1.2h的擴散、第四階段的緩冷，毛坯緩冷到500-600℃時進行淬火、對淬火後的毛坯加熱至170-200℃並保溫不少於3h進行回火。本工藝步驟簡單，工藝時間短，產品成分均勻。
【專利說明】 一種有利於提高生產效率和產品質量的齒輪生產工藝
【技術領域】
[0001]本發明涉及用於轉矩傳遞的傳動部件製造工藝，特別是涉及一種有利於提高生產效率和產品質量的齒輪生產工藝。
【背景技術】
[0002]齒輪是機械設備中的關鍵部件，齒輪質量的優劣直接關係到整個設備的使用壽命。而齒輪質量的好壞在很大程度上取決於齒輪材料及其熱處理工藝。因此，國內外與齒輪製造相關的廠家都極為重視齒輪材料及其熱處理技術的研究開發。
[0003]現有技術中齒輪的材料選擇一般根據齒輪在傳動系統中的受力和工作環境，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。現有技術中針對材質為20CrMnTiH齒輪的熱處理得到的產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加工硬化，導致齒輪在較短時間內發生表面層脫離，嚴重影響齒輪傳動的穩定性和使用壽命，通過採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，影響齒輪壽命進一步提高。
【發明內容】
[0004]針對上述現有技術中針對材質為20CrMnTiH齒輪的熱處理得到的產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加工硬化，導致齒輪在較短時間內發生表面層脫離，嚴重影響齒輪傳動的穩定性和使用壽命的問題，本發明提供了一種有利於提高生產效率和產品質量的齒輪生產工藝。
[0005]針對上述問題，本發明提供的一種有利於提高生產效率和產品質量的齒輪生產工藝通過以下技術要點來達到發明目的:一種有利於提高生產效率和產品質量的齒輪生產工藝，包括順序進行的鑄坯、切削加工、熱處理、精切削和磨削加工，所述鑄坯的原料為20CrMnTiH，所述鑄坯採用結晶器電磁攪拌，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600-920°C進行滲碳處理，且滲碳處理中以上溫度保持時間不少於3h，所述加熱為分段加熱，分別為第一階段的持續時間為20-30min的600-870°C預熱、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擴散、第四階段的緩冷，毛坯緩冷到500-600°C時進行淬火、對淬火後的毛坯加熱至170-200°C並保溫不少於3h進行回火；
所述預熱為將毛坯置於甲醇和丙烷氣體中共熱，所述滲碳為將上述預熱階段的毛坯、甲醇和丙烷氣體環境升溫並保溫，控制甲醇和丙烷氣體的補充量，維持碳勢保持為1.1-1.15%，所述擴散為將滲碳的毛坯、甲醇和丙烷氣體環境降溫並保溫，控制甲醇和丙烷氣體的補充量，維持碳勢保持為0.7-0.75%。
[0006]更進一步的技術方案為:
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採用溫度為50_65°C的除油清洗劑對毛坯不少於30min的浸泡處理。
[0008]所述熱處理與精切削之間還包括不少於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範圍內。
[0011]所述油冷與回火步驟之間還包括清洗步驟。
[0012]本發明具有以下有益效果:
1、本發明提供的環規製造方法工藝簡單，熱處理和滲碳時間總和為現有技術的70-80%，同時最後齒輪產品的金相組織晶粒得到了細化，齒輪產品馬氏體組織金相等級為3，相較於現有技術採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1.2-1.3mm。以上產品齒輪參數使得齒輪在使用過程中表面硬化層不易脫離、齒輪抗衝擊能力、耐磨性和強度適宜，齒輪的使用壽命為同等採用現有熱處理工藝得到的齒輪的5-7倍。
[0013]2、本工藝路線採用的滲碳處理溫度參數和各個階段持續時間，便於實現毛坯足夠的淬透性、小的過熱敏感性、良好的滲碳能力、熱處理之後的殘餘奧氏體含量少、滲碳淬火變形量小。
[0014]3、鑄坯過程中採用的結晶器電磁攪拌，攪拌器激發的交變磁場滲透到鑄坯的鋼水內，就在其中感應起電流，該感應電流與當地磁場相互作用產生電磁力，作用在鋼水體積元上，從而能推動鋼水運動。電磁攪拌的參數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，相較於現有技術普遍採用的電磁攪拌，Cr、Mn、C的偏析度下降值分別為0.035,0.02和0.035左右，即以上工藝參數的選擇均勻了齒輪毛坯中各組分的分布，有利於齒輪同一工作面上力學性能和耐磨性的統一'I"生，利於齒輪的壽命。
【具體實施方式】
[0015]下面結合實施例對本發明作進一步的詳細說明，但是本發明的結構不僅限於以下實施例。
[0016]實施例1:
一種有利於提高生產效率和產品質量的齒輪生產工藝，包括順序進行的鑄坯、切削加工、熱處理、精切削和磨削加工，所述鑄坯的原料為20CrMnTiH，所述鑄坯採用結晶器電磁攪拌，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600-920°C進行滲碳處理，且滲碳處理中以上溫度保持時間不少於3h，所述加熱為分段加熱，分別為第一階段的持續時間為20-30min的600-870°C預熱、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擴散、第四階段的緩冷，毛坯緩冷到500-600°C時進行淬火、對淬火後的毛坯加熱至170-200°C並保溫不少於3h進行回火；所述預熱為將毛坯置於甲醇和丙烷氣體中共熱，所述滲碳為將上述預熱階段的毛坯、甲醇和丙烷氣體環境升溫並保溫，控制甲醇和丙烷氣體的補充量，維持碳勢保持為
1.1-1.15%，所述擴散為將滲碳的毛坯、甲醇和丙烷氣體環境降溫並保溫，控制甲醇和丙烷氣體的補充量，維持碳勢保持為0.7-0.75%。
[0017]本發明提供的環規製造方法工藝簡單，熱處理和滲碳時間總和為現有技術的70-80%，同時最後齒輪產品的金相組織晶粒得到了細化，齒輪產品馬氏體組織金相等級為3，相較於現有技術採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1.2-1.3mm。以上產品齒輪參數使得齒輪在使用過程中表面硬化層不易脫離、齒輪抗衝擊能力、耐磨性和強度適宜，齒輪的使用壽命為同等採用現有熱處理工藝得到的齒輪的5-7倍。
[0018]本工藝路線採用的滲碳處理溫度參數和各個階段持續時間，便於實現毛坯足夠的淬透性、小的過熱敏感性、良好的滲碳能力、熱處理之後的殘餘奧氏體含量少、滲碳淬火變形量小。
[0019]鑄坯過程中採用的結晶器電磁攪拌，攪拌器激發的交變磁場滲透到鑄坯的鋼水內，就在其中感應起電流，該感應電流與當地磁場相互作用產生電磁力，作用在鋼水體積元上，從而能推動鋼水運動。電磁攪拌的參數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，相較於現有技術普遍採用的電磁攪拌，Cr、Mn、C的偏析度下降值分別為0.035,0.02和0.035左右，即以上工藝參數的選擇均勻了齒輪毛坯中各組分的分布，有利於齒輪同一工作面上力學性能和耐磨性的統一'I"生，利於齒輪的壽命。
[0020]實施例2:
本實施例在實施例1的基礎上作進一步限定，為消除切削加工之間工藝路線中機械設備或環境對毛坯造成的油汙汙染，避免油汙影響熱處理效果，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採用溫度為50-65°C的除油清洗劑對毛坯不少於30min的浸泡處理。
[0022]為進一步增強產品的表面質量，所述熱處理與精切削之間還包括不少於15min的噴丸處理。
[0023]為防止冷卻過程中氧化性氣體等對毛坯的表面造成影響，所述緩冷為爐冷。進一步的，所述淬火為油冷，且油溫保持在80-120°C範圍內。
[0024]為避免回火效果受其他因數的影響，所述油冷與回火步驟之間還包括清洗步驟。
[0025]以上內容是結合具體的優選實施方式對本發明作的進一步詳細說明，不能認定本發明的【具體實施方式】只局限於這些說明。對於本發明所屬【技術領域】的普通技術人員來說，在不脫離本發明的技術方案下得出的其他實施方式，均應包含在本發明的保護範圍內。
【權利要求】
1.一種有利於提高生產效率和產品質量的齒輪生產工藝，包括順序進行的鑄坯、切削加工、熱處理、精切削和磨削加工，其特徵在於，所述鑄坯的原料為20CrMnTiH，所述鑄坯採用結晶器電磁攪拌，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600-920°C進行滲碳處理，且滲碳處理中以上溫度保持時間不少於3h，所述加熱為分段加熱，分別為第一階段的持續時間為20-30min的600-870°C預熱、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擴散、第四階段的緩冷，毛坯緩冷到500-600°C時進行淬火、對淬火後的毛坯加熱至170-200°C並保溫不少於3h進行回火； 所述預熱為將毛坯置於甲醇和丙烷氣體中共熱，所述滲碳為將上述預熱階段的毛坯、甲醇和丙烷氣體環境升溫並保溫，控制甲醇和丙烷氣體的補充量，維持碳勢保持為1.1-1.15%，所述擴散為將滲碳的毛坯、甲醇和丙烷氣體環境降溫並保溫，控制甲醇和丙烷氣體的補充量，維持碳勢保持為0.7-0.75%。
2.根據權利要求1所述的一種有利於提高生產效率和產品質量的齒輪生產工藝，其特徵在於，所述切削加工與熱處理之間還包括除油清洗步驟。
3.根據權利要求2所述的一種有利於提高生產效率和產品質量的齒輪生產工藝，其特徵在於，所述除油清洗步驟為採用溫度為50-65°C的除油清洗劑對毛坯不少於30min的浸泡處理。
4.根據權利要求1所述的一種有利於提高生產效率和產品質量的齒輪生產工藝，其特徵在於，所述熱處理與精切削之間還包括不少於15min的噴丸處理。
5.根據權利要求1所述的一種有利於提高生產效率和產品質量的齒輪生產工藝，其特徵在於，所述緩冷為爐冷。
6.根據權利要求1所述的一種有利於提高生產效率和產品質量的齒輪生產工藝，其特徵在於，所述淬火為油冷，且油溫保持在80-120°C範圍內。
7.根據權利要求6所述的一種有利於提高生產效率和產品質量的齒輪生產工藝，其特徵在於，所述油冷與回火步驟之間還包括清洗步驟。
【文檔編號】B22D11/115GK104128767SQ201410354462
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年7月24日 優先權日:2014年7月24日
【發明者】吳光武 申請人:成都亨通兆業精密機械有限公司