CN101760602B - 大型薄壁齿圈淬火变形控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了大型薄壁齿圈淬火变形控制方法，通过制作模具、调整模具后，采用四个步骤实现大型薄壁齿圈淬火变形的控制，A.将大型薄壁齿圈放入加热炉中加热，内径胀大，将模具吊装放入大型薄壁齿圈的内孔。B.将加热后的大型薄壁齿圈和模具吊出炉外，并放入介质中淬火，同时大型薄壁齿圈内孔收缩，模具的支撑块支撑大型薄壁齿圈内壁。C.将淬火冷却后的大型薄壁齿圈同模具保持淬火上模后的状态，吊入加热炉低温回火。D.将大型薄壁齿圈及模具吊出加热炉，在空气中冷却，卸下模具。本发明通过在淬火过程中特制模具的使用，有效地防止了大型薄壁齿圈淬火后发生变形的现象发生。

Description

大型薄壁齿圈淬火变形控制方法

技术领域

本发明属于热处理技术领域，特别是涉及用于大型薄壁齿圈淬火变形控制方法。

背景技术

随着现代工业的飞速发展，工件的热处理变形控制逐渐成为衡量热处理质量的主要指标，特别是大型薄壁齿圈的变形控制。渗碳淬火是齿轮行业应用最为广泛，表面硬度、耐磨性、接触、弯曲疲劳强度等综合性能最好的热处理方法。但是，工件在加热、冷却和长时间高温渗碳时，由于前期机械加工应力、加热的热应力、组织转变应力的作用，会发生不规则变形，严重影响了产品的质量。由于传统的淬火方法是直接对大型薄壁齿圈进行渗碳淬火处理，这种方法无法克服渗碳和淬火过程中发生的变形。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种可以防止大型薄壁齿圈(以下简称齿圈)在渗碳和淬火过程中发生变形的方法。

为达上述目的，本发明的技术方案是：一种齿圈淬火变形控制方法，其步骤如下：

(1)制作模具，所述模具包括内模5、垫块4、支撑块1和联接螺栓3，所述内模5为圆环形，在内模5的外圈分布有支撑座6，在所述支承座6上连接垫块4，所述垫块4通过联接螺栓3与支撑块1连接在一起，并在所述垫块4与支撑块1之间的螺栓杆上安装有三个螺母2；在内模5的圆环形上端面上设有吊环8。

(2)调整模具，根据待淬火的齿圈的内径确定模具的外径，使模具的外径等于齿圈的内径；

(3)淬火变形控制

A.将齿圈放入加热炉中加热，内径胀大，将模具吊装放入齿圈的内孔。

B.将加热后的齿圈和模具吊出炉外，并放入介质中淬火，同时齿圈内孔收缩，模具的支撑块支撑齿圈内壁。

C.将淬火冷却后的齿圈同模具保持淬火上模后的状态，吊入加热炉低温回火。

D.将齿圈及模具吊出加热炉，在空气中冷却，卸下模具。、

在所述内模圆环形外表面周向均布12-16个支撑座。支撑座过多，装、卸模具不方便，也没有必要。支撑座过少，变形控制效果不好。采用12-16个支撑座既容易制造，又能达到很好的变形控制效果。

所述支撑座与垫块之间通过螺栓连接。该连接方式，连接紧密，容易拆装。

所述垫块与支撑块之间由上下两个螺栓连接在一起。这样可以使得支撑块更加准确的定位，具有更大的支撑力。

在所述支撑块的下端设有导向板。导向板的设置，可以使得模具更加容易地进入齿圈内，以方便安装。

所述步骤(3)A将齿圈放入加热炉中加热到Ac3或Ac1以上30-50℃。

所述步骤(3)B的淬火介质是硝盐液或油。

所述步骤(3)C中低温回火的温度范围是300-180℃。目的在于有效消除淬火应力。

所述步骤(3)D在空气中冷却到100-20℃时，即可卸下模具。

有益效果：本发明通过在淬火过程中特制模具的使用，有效地防止了齿圈淬火后发生变形的现象发生。

附图说明

图1为本发明的模具俯视图。

图2为图1的A-A向视图。

图3为本发明模具内模的俯视图。

图4为模具与齿圈组合后的俯视图。

图5为图4的B-B向视图。

图6为吊具与齿圈淬火示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

第一步，制作模具。

如图1、图2、图3所示，齿圈淬火变形控制专用模具，由内模5、垫块4、支撑块1和联接螺栓3等元件组成，内模5为圆环状，在圆环状内模5的外表面设有12个支撑座6，在每个支承座6上分别通过螺栓7连接有垫块4，每个垫块4通过上下两个联接螺栓3均与支撑块1连接在一起，并在每个垫块4与支撑块1之间的螺栓杆上均安装有三个螺母2，同时，在内模5的圆环状上表面上周向均布3个吊环8；在支撑块1的下端外边缘焊接导向板9。

第二步，调整模具，根据待淬火的齿圈的内径确定模具的外径，使模具的外径等于齿圈的内径。

如图2所示，测量齿圈内径尺寸从而确定模具外径尺寸，分别对12个支撑装置进行操作如下：首先，旋转垫块4与支撑块1之间的联接螺栓3上的三个螺母2中最靠近垫块4的螺母，使该螺母靠紧垫块4，从而使联接螺栓3定位；然后，通过调整联接螺栓3上的另外两个螺母使支撑块的位置达到指定尺寸。

第三步，齿圈淬火的变形控制。

如图4、5、6所示，实现变形控制的步骤如下：

A.将齿圈平放在九点支撑的吊具11的料具11b上，吊起吊具11的吊杆11a将齿圈10放入加热炉中加热到Ac3或Ac1以上30~50℃，齿圈根据其材料的性质产生热膨胀，使内外径涨大。接着打开加热炉盖，将组合好的模具通过模具上的吊环8吊进装入齿圈10的内孔。由于齿圈10内径涨大，同时因模具导向板的作用，使模具很容易的装入齿圈10内孔。

B.将放置于料具11b上的加热后的齿圈10与模具吊出炉外，并迅速放入冷却介质水或油中进行淬火。在淬火冷却过程中，随着齿圈10温度的下降，内、外圆产生收缩，而模具处于冷态，强度高，尺寸不发生变化。齿圈10在加热和冷却过程中将产生不规则变形，并随其收缩，内圆将先后不同时间的紧贴模具的12个支撑块1，由于模具不产生尺寸变化，以抑制了齿圈10的不规则变形。

C.将淬火冷却后的齿圈10同料具11b、模具保持淬火上模后的状态，通过吊杆11a吊入加热炉300~180℃低温回火，目的在于消除淬火应力，即消除齿圈10因不规则变形而受模具的支撑力不同，产生的不同大小的内应力，从而起到稳定齿圈10尺寸的作用。

D.去应力回火后，将料具11b上的齿圈10及模具吊出加热炉，在空气中冷却到100-20℃，旋松紧贴支撑块1的螺母2，使模具处于松弛状态，以便轻松的将模具从齿圈10中吊出，完成淬火变形控制过程。

Claims (9)

1.大型薄壁齿圈淬火变形控制方法，其特征在于：

(1)制作模具，所述模具包括内模(5)、垫块(4)、支撑块(1)和联接螺栓(3)，所述内模(5)为圆环形，在内模(5)的外圈分布有支撑座(6)，在所述支承座(6)上连接垫块(4)，所述垫块(4)通过联接螺栓(3)与支撑块(1)连接在一起，并在所述垫块(4)与支撑块(1)之间的螺栓杆上安装有三个螺母(2)；在内模(5)的圆环形上端面上设有吊环(8)；

(2)调整模具，根据待淬火的大型薄壁齿圈(10)的内径确定模具的外径，使模具的外径等于大型薄壁齿圈(10)的内径；

(3)淬火变形控制

A.先将大型薄壁齿圈(10)通过吊具(11)吊入加热炉中加热，内径胀大，再将调整好的模具通过吊耳(8)吊装放入加热炉中的大型薄壁齿圈(10)的内孔中；

B.将加热后的大型薄壁齿圈(10)和模具一并吊出加热炉外，并放入介质中淬火，同时大型薄壁齿圈(10)内孔收缩，模具的支撑块(1)支撑大型薄壁齿圈(10)内壁，使该模具与大型薄壁齿圈(10)紧配合；

C.将淬火冷却后的薄壁大型齿圈(10)同模具保持淬火上模后的状态，一并通过吊具(11)吊入加热炉低温回火；

D.将薄壁大型齿圈(10)及模具通过吊具(11)吊出加热炉，在空气中冷却，最后卸下模具。

2.根据权利要求1所述的大型薄壁齿圈淬火变形控制方法，其特征在于： 在所述内模(5)外圆周面上均布12-16个支撑座(6)。

3.根据权利要求2所述的大型薄壁齿圈淬火变形控制方法，其特征在于：所述支撑座(6)与垫块(4)之间通过螺栓(7)连接。

4.根据权利要求1所述的大型薄壁齿圈淬火变形控制方法，其特征在于：所述垫块(4)与支撑块(1)之间由上下两个联接螺栓(3)连接在一起。

5.根据权利要求1所述的大型薄壁齿圈淬火变形控制方法，其特征在于：在所述支撑块(1)的下端外边缘设有导向板(9)。

6.根据权利要求1所述的大型薄壁齿圈淬火变形控制方法，其特征在于：所述步骤(3)A将大型薄壁齿圈放入加热炉中加热到Ac3或Ac1以上30-50℃，其中Ac3是指加热时先共析铁素体全部融入奥氏体的终了温度，Ac1是指加热时珠光体向奥氏体转变开始的温度。

7.根据权利要求1所述的大型薄壁齿圈淬火变形控制方法，其特征在于：所述步骤(3)B的淬火介质是硝盐液或油。

8.根据权利要求1所述的大型薄壁齿圈淬火变形控制方法，其特征在于：所述步骤(3)C中低温回火的温度范围是300-180℃。

9.根据权利要求1所述的大型薄壁齿圈淬火变形控制方法，其特征在于：所述步骤(3)D在空气中冷却到100-20℃时，即可卸下模具。 

Images