一種硬齒面齒輪以及硬齒面齒輪修復工藝的製作方法
2023-09-14 15:26:50
專利名稱：一種硬齒面齒輪以及硬齒面齒輪修復工藝的製作方法
技術領域：
本發明涉及硬齒面齒輪，尤其涉及一種硬齒面齒輪以及硬齒面齒輪修復工藝。
背景技術：
硬齒面齒輪通常指一對嚙合齒輪的齒面硬度均大於350HBS的齒輪。齒面的承載能力應與齒面硬度有關，硬度越高，則其承載能力也越高。根據齒面硬度的大小，通常人們將齒輪傳動分為兩類，即硬齒面齒輪和軟齒面齒輪。「FGM-KM-B. U」即彌散強化複合金屬梯度功能材料，是一種特種合金系列。這種合金材料系列具有易熔性，易與基材熔合，同時兼有耐磨、耐衝擊、耐熱疏散應力、抗腐蝕等綜合物理性能。合金材料在基材表面被熔合後所形成的合金層，其晶相組織以珠光體、馬氏體、奧氏體及雙向耐磨合金為主。熔敷合金材料由固態向液態再轉化為固態時，基材金屬表面氧化物脫氧，並生成低熔點的硼矽酸鹽類熔渣浮出，形成保護膜，使熔化的合金與被處理的固態基材金屬達到冶金結合。硬齒面齒輪是一個彈性體，同時是一種磨損件，耐蝕、耐熱、耐疲勞性、耐磨性能較差，隨著工作時間的推進，硬齒面齒輪表面會磨損，工作時承載著巨大的扭力矩，會在瞬間發生微量彎曲變形，嚙合時的微量變形則會直接引起基節誤差的影響，使下一對齒頂與齒根發生幹涉、發生強烈的衝擊，會引起嚙合時的噪音。如果扭力矩過，應力集中則會產生新裂紋，甚至造成齒輪齒斷裂，甚至造成機械損壞，從而造成較大的經濟損失。現有的工程裡面，遇到硬齒面齒輪損壞，多採用直接更換新齒輪的辦法，浪費了大量的資源以及成本，在遇到大型硬齒面齒輪損壞時，更換新的齒輪將付出更巨大的經濟損失，為社會效益帶來了消極影響。
發明內容
本發明的的第一發明目的是為了提供一種更耐磨的硬齒面齒輪。為了實現第一發明目的，本發明的技術方案是
一種硬齒面齒輪，包括齒輪主體，在齒輪主體的表面有熔覆層；所述熔覆層包括結合層、過渡層、工作層、加工層；所述結合層位於齒輪主體外表面；所述過渡層位於結合層頂面；所述工作層位於過渡層頂面；所述加工層位於工作層頂面。可選的，所述結合層金相組織為珠光體組織。可選的，所述的過渡層的金相組織為馬氏體和貝氏體。可選的，所述的工作層的金相組織為奧氏體。可選的，所述的加工層的金相組織為鐵素體。通過上述結構，本發明提供的一種硬齒面齒輪，結合層改變了原材質的金相結構，稀釋熔敷層中S、P的含量，淨化晶介，減少熱裂紋和冷裂紋的產生，增強其結合力，可降低熔合區域固熔體中C、Mn的含量，提高了該區域的熔敷性增強其結合力，達到恢復尺寸和逐步過渡強化的目的。
過渡層解決了各成分之間的良好融合，疏散應力增加衝擊韌性，防止應力集中而產生新裂紋，防止扭力矩大而斷裂，使金屬與金屬之間熔敷層形成不同強度等級的逐步過渡結合，使恢復尺寸與疏散應力相統一，增加耐熱蝕疲勞的金屬元素，以滿足工況條件的需要和技術要求。工作層在保證強化金屬能耐高應力、有抗磨粒磨損性能的同時，還能保證良好的耐蝕、耐熱、耐疲勞性、耐磨性能，從而達到多相改性的目的。在塗層硬化處理時，填充耐衝擊韌性、耐磨損的金屬元素，達到硬面齒技術要求的處理目的。加工層的目的是降低硬齒面齒輪修復後的表面硬度，保證機加工的精度和光澤度。本發明的另一發明目的是為了提供一種硬齒面齒輪修復工藝。為了實現上述發明目的，本發明的技術方案是
一種硬齒面齒輪修復工藝，包括前期處理階段，預處理硬齒面齒輪，使硬齒面齒輪達到修復要求；修復階段，使硬齒面齒輪表面形成熔覆層；加工階段，加工經過修復階段的硬齒面齒輪，使硬齒面齒輪達到修復標準。可選的，所述前期處理階段步驟包括硬度檢測，用以檢測硬齒面齒輪硬度是否符合要求；超聲波檢測，檢測硬齒面齒輪表面的缺陷；材質化學元素分析，分析硬齒面齒輪表面不同部位的化學元素差異；粗化處理，便於下一步熔覆層附著；淨化處理，去除硬齒面齒輪表面殘餘雜物。可選的，所述加工階段包括銑齒、滾齒、以及磨齒。本發明提供了一種硬齒面齒輪修復工藝，修復硬齒面齒輪表面的磨損、裂痕，使齒輪齒能完全嚙合，降低了齒輪齒嚙合的噪音，防止齒輪齒斷裂，降低硬齒面齒輪的報廢率，降低了生產成本，減少了資源浪費，提高了企業的經濟效益和社會效益。
具體實施例方式下面將結合具體實施例來詳細說明本發明，在此本發明的示意性實施例以及說明用來解釋本發明，但並不作為對本發明的限定。實施例1 :
本實施例公開了一種硬齒面齒輪，一種硬齒面齒輪，包括齒輪主體，在齒輪主體的表面有熔覆層；熔覆層包括結合層、過渡層、工作層、加工層；結合層位於齒輪主體外表面；過渡層位於結合層頂面；工作層位於過渡層頂面；加工層位於工作層頂面。其中，結合層金相組織為珠光體組織，合金主要元素由Cr、C、Mn、Mo、Ni等組成。結合層結合在硬齒面齒輪表面，改變原材質的金相結構，稀釋熔敷層中S、P的含量，淨化晶介，減少熱裂紋和冷裂紋的產生，增強其他層的結合力，可降低熔合區域固熔體中C、Mn的含量，提高了熔合區域的熔敷性，增強熔合區域的結合力，達到恢復尺寸和逐步過渡強化的目的，使其結合力強度達到500N。其中，過渡層的金相組織以馬氏體為主，在馬氏體、貝氏體之間變化，合金主要元素由W、Mn、V、N、Cr組成，解決其它各成分之間的良好融合。疏散應力增加衝擊韌性、防止應力集中而產生新裂紋，並且防止扭力矩大而斷裂，使金屬與金屬之間熔敷層形成不同強度等級的逐步過渡結合。使恢復尺寸與疏散應力相統一，增加耐熱蝕疲勞的金屬元素，以滿足工況條件的需要和技術要求。所述的工作層的金相組織為奧氏體為主，合金主要元素由Co、Cr、T1、Mn、W、Mo等組成，使硬齒面齒輪表面金屬能耐高應力，有抗磨粒磨損性能，同時具備良好的耐蝕、耐熱、耐疲勞性、耐磨性能；達到多相改性的目的。在塗層硬化處理時，需填充耐衝擊韌性，耐磨損的金屬元素，並能疏散應力的新材料，達到硬面齒技術要求的處理目的。所述的加工層的金相組織以鐵素體為主。合金主要元素由C、Mn、S1、N1、Cr等組成，降低硬齒面齒輪表面熔覆層硬度，便於機械滾齒、銑齒、磨齒加工，保證機加工的精度和光澤度。同時本實施例公開了一種形成上述產品的硬齒面齒輪修復工藝，包括前期處理階段，預處理硬齒面齒輪，使硬齒面齒輪達到修復要求；修復階段，使硬齒面齒輪表面形成熔覆層；加工階段，加工經過修復階段的硬齒面齒輪，使硬齒面齒輪達到修復標準。其中，前期處理階段包括
清洗工件，清洗除去硬齒面齒輪的油汙、鏽斑層、疲勞層及不規則的毛刺；
硬度檢測，用以檢測硬齒面齒輪硬度是否符合要求；
超聲波檢測，檢測硬齒面齒輪表面的磨損及裂痕缺陷，對於裂紋等缺陷用角磨機磨削掉，徹底消除缺陷，使其露出金屬光澤面為止；
材質化學元素分析，分析硬齒面齒輪表面不同部位的化學元素差異；
粗化處理，可用磨光機打磨並吹風清掃，使後續修復階段的熔覆層易於附著，為其完整地達到冶金結合創造條件；
淨化處理，用氫氧化鈉(NaOH)、碳酸鈉(NaCO)、硝酸鈉(NaNO)，再加合成劑721，消除零件上金屬碎屑及殘餘雜物並用風進行吹掃。吸收率檢測，用碳素墨汁或普通墨汁與交替石墨和721專用的溶液，塗刷或噴敷在待修復的面上，當用雷射照射時，產生碳燃燒的煙霧和刺眼的光亮，證明待修復表面的吸收率可達到99%以上。其中，修復階段使用FGM-KM-B. U材料，利用離子轟擊滲透擴散處理的工藝，使用中頻爐將電能轉變為熱能，利用硬齒面齒輪的陰極或陽極的輝光放電，將FGM-KM-B. U材料的金屬元素擴散滲透到硬齒面齒輪金屬基體表面，改變硬齒面齒輪表面熔覆層的化學、金相結構，提高硬齒面齒輪表面熔覆層表面性能，借用物理氣相沉積PrD，與離子反衝的複合原理使工件或多種不同物質的KM新材料，連續的改變原子結構使其結合部位的界面消失，得到連續平穩變化的耐衝擊韌性、耐磨、疏鬆應力的功能，使硬齒面齒輪熔覆層依次形成結合層、過渡層、工作層、加工層。其中，加工階段包括銑齒、滾齒、以及磨齒，並且用常見的酸性和鹼性材料，磨削因滾齒、銑齒、磨齒加工對工作層留有的加工餘量，同時在裝機運轉嚙合時，提供快速點、線、面的嚙合，用以控制硬齒面齒輪振動頻幅和降低噪音。以上對本發明實施例所提供的技術方案進行了詳細介紹，本文中應用了具體個例對本發明實施例的原理以及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只適用於幫助理解本發明實施例的原理；同時，對於本領域的一般技術人員，依據本發明實施例，在具體實施方式
以及應用範圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內容不應理解為對本發明的限制。
權利要求
1.一種硬齒面齒輪，包括齒輪主體，其特徵在於:在齒輪主體的表面有熔覆層；所述熔覆層包括結合層、過渡層、工作層、加工層；所述結合層位於齒輪主體外表面；所述過渡層位於結合層頂面；所述工作層位於過渡層頂面；所述加工層位於工作層頂面。
2.根據權利要求1所述的一種硬齒面齒輪，其特徵在於:所述結合層金相組織為珠光體組織。
3.根據權利要求1所述的一種硬齒面齒輪，其特徵在於:所述的過渡層的金相組織為馬氏體和貝氏體。
4.根據權利要求1所述的一種硬齒面齒輪，其特徵在於:所述的工作層的金相組織為奧氏體。
5.根據權利要求1所述的一種硬齒面齒輪，其特徵在於:所述的加工層的金相組織為鐵素體。
6.一種硬齒面齒輪修復工藝，其特徵在於:包括前期處理階段，預處理硬齒面齒輪，使硬齒面齒輪達到修復要求；修復階段，使硬齒面齒輪表面形成熔覆層；加工階段，加工經過修復階段的硬齒面齒輪，使硬齒面齒輪達到修復標準。
7.根據權利要求6所述的一種硬齒面齒輪修復工藝，其特徵在於:所述前期處理階段步驟包括:硬度檢測，用以檢測硬齒面齒輪硬度是否符合要求；超聲波檢測，檢測硬齒面齒輪表面的缺陷；材質化學元素分析，分析硬齒面齒輪表面不同部位的化學元素差異；粗化處理，便於下一步熔覆層附著；淨化處理，去除硬齒面齒輪表面殘餘雜物。
8.根據權利要求6所述的一種硬齒面齒輪修復工藝，其特徵在於:所述加工階段包括銑齒、滾齒、以及磨齒。
全文摘要
本發明涉及一種硬齒面齒輪，包括齒輪主體，在齒輪主體的表面有熔覆層；所述熔覆層包括結合層、過渡層、工作層、加工層；所述結合層位於齒輪主體外表面；所述過渡層位於結合層頂面；所述工作層位於過渡層頂面；所述加工層位於工作層頂面。以及公開了一種硬齒面齒輪修復工藝包括前期處理階段，預處理硬齒面齒輪，使硬齒面齒輪達到修復要求；修復階段，使硬齒面齒輪表面形成熔覆層；加工階段，加工經過修復階段的硬齒面齒輪，使硬齒面齒輪達到修復標準。本發明提供了一種硬齒面齒輪修復工藝，修復硬齒面齒輪表面的磨損、裂痕、切根斷齒，使齒輪齒能完全嚙合，降低了齒輪齒嚙合的噪音，防止齒輪齒斷裂，降低硬齒面齒輪的報廢率，降低了生產成本，減少了資源浪費，提高了企業的經濟效益和社會效益。
文檔編號C23C24/10GK103075490SQ20111032672
公開日2013年5月1日 申請日期2011年10月25日 優先權日2011年10月25日
發明者張開明, 趙洪波, 閔顯文, 劉尚文, 林全意, 林柱生, 羅文斌, 苗建軍 申請人:武漢開明高新科技有限公司