CN101713454A - 铜铌高强度奥贝球铁重型商用车主/从动螺旋锥齿轮的制造方法 - Google Patents
铜铌高强度奥贝球铁重型商用车主/从动螺旋锥齿轮的制造方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明是一种铜铌高强度奥贝球铁重型商用车主/从动螺旋锥齿轮的制造方法，其特点是它包括炉料准备，熔化，造型，浇注，落砂，清理，退火，机械加工，奥氏体化和等温淬火，衍磨及终检入库等步骤，其制造方法简便，生产效率高，耗能低，成本低，用本方法制造的汽车螺旋锥齿轮具有强度高，耐冲击性好，耐磨性好，重量轻，减振性好等优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种铜铌高强度奥贝球铁重型商用车主/从动螺旋锥齿轮的制造方法。
背景技术
目前，我国汽车后桥传动齿轮，主、从动螺旋锥齿轮均使用40Cr、18CrMnTi、22CrMo等优质钢材经锻造、机械加工、渗碳淬火和调质热处理等工序制造的。存在着材料成本高、工艺复杂、生产效率低等不足。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术存在的不足，提供一种具有强度高，耐冲击性好，耐磨性好，重量轻，减振性好，生产效率高，耗能低，成本低的铜铌高强度奥贝球铁重型商用车主/从动螺旋锥齿轮的制造方法。
实现本发明目的所采取的技术方案是，一种铜铌高强度奥贝球铁重型商用车主/从动螺旋锥齿轮的制造方法，其特征是它包括以下步骤：
(1)炉料准备：按重量百分比，Q10生铁55-65％、低碳钢10-15％，回炉铁20-30％进行炉料配比；
(2)熔化：采用中频炉熔炼铁水，熔炼铁水温度1490-1530℃出炉，球化处理，采用稀土镁硅铁球化剂，用冲入法在球化包中球化处理，球化温度1460-1490℃；球化处理按重量百分比：铁水：96.4-97％，球化剂：1.5-1.7％，孕育剂：0.6-0.8％；覆盖剂：0.9-1.1％；
球化剂型号：ZFCR-6，孕育剂型号：FeSi75Al1.5-B，覆盖剂型号：Q/CA-D12JS93-2004。
(3)造型：采用包括加砂、造型、合箱、浇注后冷却、落砂及砂处理系统的多触头高压造型机，用金属模型板的模具造型；
(4)浇注：采用机械浇包人工浇注，浇注温度1350-1450℃，浇注速度为4.5-5.5Kg/S或保持铁液上升速度为30-50mm/s；
(5)落砂：铸件在砂箱中冷却40-60分钟后，进行打箱落砂。采用机械振动式落砂机落砂；
(6)清理：采用吊钩式抛丸清理机对铸件喷丸清理，使用钢丸直径1.5-2.0mm；
(7)退火：采用台车式电阻炉，退火温度：890-920℃，保温时间：3-4小时，之后随炉冷至600-550℃出炉；
(8)机械加工：采用通用齿轮设备进行机械加工，检验加工后的尺寸；
(9)奥氏体化和等温淬火：采用井式气氛控制电阻炉进行奥氏体化和等温淬火处理，奥氏体形成基理是将工件加热到Ac1或Ac3以上，使常温下原有的组织转变为奥氏体，奥氏体化温度900-920℃，等温淬火温度840-860℃，等温保温后进行淬火，冷却介质为油，等温保温温度300-320℃，所得金相组织为贝氏体加残余奥氏体；
(10)衍磨：采用齿轮衍磨机床对螺旋锥齿轮进行衍磨；
(11)终检入库：表面质量及全尺寸检验。
本发明的铜铌高强度奥贝球铁重型商用车主/从动螺旋锥齿轮的制造方法简便，生产效率高，耗能低，成本低，用本方法制造的重型商用车主/从动螺旋锥齿轮具有强度高，耐冲击性好，耐磨性好，重量轻，减振性好等优点。
附图说明
图1为本发明的铜铌高强度奥贝球铁重型商用车主/从动螺旋锥齿轮的制造方法方框图。
图2为重型商用车主动螺旋锥齿轮结构主视示意图。
图3为重型商用车从动螺旋锥齿轮结构剖视示意图。
具体实施方式
参照图1：一种铜铌高强度奥贝球铁重型商用车主/从动螺旋锥齿轮的制造方法，包括以下步骤：
(1)炉料准备：按重量百分比，Q10生铁55-65％、低碳钢10-15％，回炉铁20-30％进行炉料配比。所述的回炉铁为齿轮的浇冒口及废料。
(2)熔化：采用中频炉熔炼铁水，熔炼铁水温度1490-1530℃出炉。主要工艺参数：炉前成分：(％)：C：3.55-3.75，Si：1.0-1.3，Mn≤0.35，S≤0.03，P≤0.06，Cr≤0.03，Ti≤0.04；终铁水成分：(％)：Si：2.55-2.75，Mn≤0.35，S≤0.02，P≤0.06，Cu：0.6-0.8，Nb：0.10-0.13，Cr≤0.03，Ti≤0.04，Re：0.025～0.035，Mq：0.035-0.055。球化处理：采用稀土镁硅铁球化剂，用冲入法在球化包中球化处理，球化温度1460-1490℃，球化处理按重量百分比：铁水：96.4-97％，球化剂：1.5-1.7％，孕育剂：0.6-0.8％；覆盖剂：0.9-1.1％。采用的球化剂为ZFCR-6型，孕育剂为FeSi75Al1.5-B型和覆盖剂为Q/CA-D12-JS93-2004型均为市售产品。
(3)造型：采用包括加砂、造型、合箱、浇注后冷却、落砂及砂处理系统的多触头高压造型机，用金属模型板的模具造型。
(4)浇注：采用机械浇包人工浇注，浇注温度1350-1450℃，浇注速度为4.5-5.5Kg/S或保持铁液上升速度为30-50mm/s。
(5)落砂：铸件在砂箱冷却40-60分钟后落砂。
(6)清理：采用吊钩式抛丸清理机对铸件喷丸清理，使用钢丸直径1.5-2.0mm。
(7)退火：采用台车式电阻炉。工艺要求：退火温度：890-920℃，保温时间：3-4小时，之后随炉冷至600-550℃出炉；退火后要求：球化率：1-3级，球径：6-8级，球数：＞100个/mm2；金相组织要求：珠光体：≤5％，其余为铁素体；退火后机械性能要求：强度：σb≥450Mpa，延伸率：δ＞16％，硬度：165-210HB。
(8)机械加工：采用通用齿轮设备进行机械加工，检验加工后的尺寸。
(9)奥氏体化和等温淬火：采用井式气氛控制电阻炉进行奥氏体化和等温淬火处理，奥氏体形成基理是将工件加热到Ac1或Ac3以上，使常温下原有的组织转变为奥氏体，奥氏体化温度900-920℃，等温淬火温度840-860℃，等温保温后进行淬火，冷却介质为油，等温保温温度300-320℃，所得金相组织为贝氏体加残余奥氏体。
(10)衍磨：采用齿轮衍磨机床对螺旋锥齿轮进行衍磨。
(11)终检入库：表面质量及全尺寸检验。
实施例一：
本发明实施例中J6P-10铜铌奥贝球铁后桥主、从动螺旋锥齿轮的主要技术要求和尺寸为：模数Mn＝11.723，齿数Z＝39，节圆直径Ф457.2，齿顶高2.618，齿全高20.263，平均压力角32°30′，螺旋角32°12′。中频炉熔化铁水，配料按重量百分比：生铁65％，废低碳钢15％，回炉铁20％，铁水升温至1490-1530℃时出炉，采用冲入法在球化包中进行球化处理，球化处理时在球化处理包按重量百分比：96.4％的铁水量加入球化剂1.7％，加入孕育剂0.8％，加入覆盖剂1.1％。球化处理后的铁水温度控制在1350-1450℃时，进行浇注。铸件在砂箱冷却40-60分钟后打箱落砂。铸件毛坯退火温度890-920℃，保温3-4小时。毛坯经过机械加工达到齿轮合格尺寸后，进行等温淬火处理。等温淬火奥氏体化温度900-920℃，保温2-3小时，在840-860℃时进行等温淬火，等温保温温度300-320℃，保温时间1.5小时。本发明实施例中采用上述金属材料配比和工艺参数，并采用具体实施方式中的主要工艺方法，也达到了同样的技术标准。
实施例二：
本发明实施例中J6M-10铜铌奥贝球铁后桥主从动螺旋锥齿轮的主要技术要求和尺寸为：模数Mn＝11.43，齿数Z＝40，节圆直径Ф457.2，齿顶高3.071，齿全高20.487，平均压力角22°30′，螺旋角31°17′，中频炉熔化铁水，配料按重量百分比：生铁60％，废低碳钢10％，回炉铁30％，铁水升温至1490-1530℃时出炉，采用冲入法在球化包中进行球化处理，球化处理时在球化处理包按重量百分比：96.7％的铁水量加入球化剂1.6％，加入孕育剂0.7％，加入覆盖剂1％。球化处理后的铁水温度控制在1350-1450℃时，进行浇注。铸件在砂箱冷40-60分钟后打箱落砂。铸件毛坯退火温度890-920℃，保温3-4小时。毛坯经过机械加工达到齿轮合格尺寸后，进行等温淬火处理。等温淬火奥氏体化温度900-920℃，保温2-3小时，在840-860℃时进行等温淬火，等温保温温度300-320℃，保温时间1.5小时。本发明实施例中采用上述金属材料配比和工艺参数，并采用具体实施方式中的主要工艺方法，也达到了同样的技术标准。
实施例三：
本发明实施例中J5P-09铜铌奥贝球铁后桥主从动螺旋锥齿轮的主要技术要求和尺寸为：模数Mn＝12.357，齿数Z＝37，节圆直径Ф457.2，齿顶高2.398，齿全高20.897，平均压力角22°30′，螺旋角31°8′，中频炉熔化铁水，配料按重量百分比：生铁55％，废低碳钢15％，回炉铁30％，铁水升温至1490-1530℃时出炉，采用冲入法在球化包中进行球化处理，球化处理时在球化处理包按重量百分比：97％的铁水量加入球化剂1.5％，加入孕育剂0.6％，加入覆盖剂0.9％。球化处理后的铁水温度控制在1350-1450℃时，进行浇注。铸件在砂箱冷却40-60分钟后打箱落砂。铸件毛坯退火温度890-920℃，保温3-4小时。毛坯经过机械加工达到齿轮合格尺寸后，进行等温淬火处理。等温淬火奥氏体化温度900-920℃，保温2-3小时，在840-860℃时进行等温淬火，等温保温温度300-320℃，保温时间1.5小时。本发明实施例中采用上述金属材料配比和工艺参数，并采用具体实施方式中的主要工艺方法，也达到了同样的技术标准。
本发明的铜铌高强度奥贝球铁重型商用车主/从动螺旋锥齿轮的制造方法所述设备均为市售产品。
参照图2和3，按本发明方法制造的重型商用车主/从动螺旋锥齿轮达到的技术性能是：
1、机械性能：σb(MPa)≥1300；σ＞1％；σs(MPa)＞900；HRC42-47。
2、金相组织：球化率：1-3级，球径：6-8级，球数：＞100个/mm2。基体组织：下贝氏体加部分奥氏体或下贝氏体中混有部分上贝氏体组织。
机械性能及金相组织检验委托国家指定检测机构，均为中国第一汽车集团公司技术中心进行检验的结果。
3、装机试验：经中国第一汽车集团公司技术中心对本明制造的铜铌高强度奥贝球铁重型商用车主/从动螺旋锥齿轮装在457驱动桥主减速器齿轮总成台架试验(德国RENK公司生产的RENK后桥试验台准确度0.5％)，达到70275次，而优质合金汽车螺旋锥齿轮的标准是40000次，因此，按本发明方法制造的重型商用车主/从动螺旋锥齿轮优于标准规定，完全满足产品的使用要求。
按本明方法制造的铜铌高强度奥贝球铁主/从动螺旋锥齿轮装在重型商用车后驱动桥主减速器上，经过两年多试用，取得了发明所述的最佳效果。
Claims (1)
1.一种铜铌高强度奥贝球铁重型商用车主/从动螺旋锥齿轮的制造方法，其特征是它包括以下步骤：
(1)炉料准备：按重量百分比，Q10生铁55-65％、低碳钢10-15％和回炉铁20-30％进行炉料配比；
(2)熔化：采用中频炉熔炼铁水，熔炼铁水温度1490-1530℃出炉，然后进行球化处理，球化处理采用冲入法，温度在1460-1490℃；球化处理工艺如下：按每包出铁水量的1.5-1.7％将稀土镁硅铁球化剂放入球化包中，然后放0.6-0.8％的孕育剂最后放入0.9-1.1％的覆盖剂，待铁水温度达到球化处理工艺温度时直接将铁水冲入在球化包中进行球化处理；
(3)造型：采用包括加砂、造型、合箱、浇注后冷却、落砂及砂处理系统的多触头高压造型机，用金属模型板的模具造型；
(4)浇注：采用机械浇包人工浇注，浇注温度1350-1450℃，浇注速度为4.5-5.5Kg/S或保持铁液上升速度为30-50mm/s；
(5)落砂：铸件在砂箱中冷却40-60分钟后，进行打箱落砂，采用机械振动式落砂机落砂；
(6)清理：采用吊钩式抛丸清理机对铸件喷丸清理，使用钢丸直径1.5-2.0mm；
(7)退火：采用台车式电阻炉，退火温度：890-920℃，保温时间：3-4小时，之后随炉冷至600-550℃出炉；
(8)机械加工：采用通用齿轮设备进行机械加工，检验加工后的尺寸；
(9)奥氏体化和等温淬火：采用井式气氛控制电阻炉进行奥氏体化和等温淬火处理，奥氏体形成基理是将工件加热到Ac1或Ac3以上，使常温下原有的组织转变为奥氏体，奥氏体化温度900-920℃，等温淬火温度840-860℃，等温保温后进行淬火，冷却介质为油，等温保温温度300-320℃，所得金相组织为贝氏体加残余奥氏体；
(10)衍磨：采用齿轮衍磨机床对螺旋锥齿轮进行衍磨；
(11)终检入库：表面质量及全尺寸检验。
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: Method for manufacturing driving/driven spiral bevel gear of heavy-duty commercial vehicle by using copper-niobium high-strength austempered ductile iron Effective date of registration: 20170911 Granted publication date: 20110803 Pledgee: Huadian city development and construction of City Infrastructure Investment Company Limited Pledgor: Jilin Yuanfang Machinery Group Co., Ltd. Registration number: 2017220000010 |
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |