CN102230181A - 一种定位盘薄层碳氮共渗热处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种定位盘薄层碳氮共渗热处理方法，其特征在于它包括如下步骤：准备设备准备和螺钉；定位盘清洗；拧入螺钉；设定网带炉参数；定位盘装炉；定位盘碳氮共渗淬火；定位盘清洗；拆出螺钉；定位盘回火；冷却得到回火后定位盘。其中，提升网带防碰垫为木头材质且用螺钉固定，防止零件淬火时碰伤、经济实用无污染；拧入螺钉使螺纹孔防渗碳氮且不影响接触区的渗碳效果；将定位盘零件反向相对地双层摆放在网带上，保证其中一件定位盘零件的螺头落在另一件定位盘零件端面上，比传统单层摆放时间稍有延长，但远远低于单层摆放时间的两倍，提高了效率且节能降耗；该方法适用于大批量生产，具有操作简单、效率高、节约能耗、质量稳定的特点。

Description

一种定位盘薄层碳氮共渗热处理方法

技术领域

本发明涉及金属材料热处理领域，具体涉及定位盘薄层碳氮共渗热处理方法，所述的薄层碳氮共渗是指有效硬化层深不超过0.3mm。

背景技术

定位盘是广泛应用汽车变速箱的一种环状金属零件。这类零件材质一般为20号钢，零件厚度为8-12mm，零件外径较大，一般大于100mm，且壁薄，一般壁厚小于四分之一的外径，零件端面均布若干螺纹孔，孔径为6-12mm。热处理技术要求为碳氮共渗，对表面硬度和有效硬化层深都有要求，有效硬化层深不超过0.3mm，且螺纹孔内不能淬硬，需做防渗处理，热处理后无磨削工序。因此该类零件在生产，尤其是热处理中需严格控制变形，保证热处理后平面度在0.2mm以内。由于汽车行业的迅速发展，定位盘的种类繁多，需求量大，因此需要一种质量稳定、成本低、满足批量生产的热处理方法。

传统的定位盘碳氮共渗热处理工艺方法有：

1.采用多用炉热处理，为非连续性作业，质量不稳定，零件表面硬度不均匀，变形量经常超标。

2.采用低压真空碳氮共渗技术。即高温渗碳，低温氮化相结合的工艺，由于淬火温度低，保证了零件变形小，满足产品工艺性能。但低压真空碳氮共渗处理时间长，且设备功率高，使用成本高。

3.采用网带炉热处理，由于加热均匀，不受冲击振动，变形量小的特点，能够满足产品质量要求。但一般的摆放方式为单层平铺，如附图3所示，由于零件表面积大，而壁厚薄，因此生产效率很低，使用成本高。

4.螺纹孔涂防渗涂料或镀铜，涂层需在室温下充分干燥，工艺复杂，生产周期长且成本高，不适合大批量生产。

5.螺纹孔内填黄泥，既不便操作，又不容易清理。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的上述缺陷而提供一种定位盘薄层碳氮共渗热处理方法，该方法适应大批量生产之用，具有操作简单、生产效率高、节约能耗、质量稳定的特点。

本发明为解决上述技术问题提供的技术方案是：

一种定位盘薄层碳氮共渗热处理方法，其特征在于它包括如下步骤：

1)设备的准备：准备网带炉、清洗机及回火炉，网带炉的使用温度≥950℃，网带宽度≥400mm，提升网带需配防碰垫，最大生产率≥150Kg/h；清洗机可为碱性清洗机或其他类清洗机；回火炉采用台车式电阻炉，炉膛尺寸至少为450×450×350mm，加热温度大于180℃；

2)螺钉的准备：准备与定位盘螺纹孔直径相等的螺钉标准件；

3)定位盘清洗：将定位盘零件放入清洗机内，洗掉定位盘零件表面的油污和杂物；

4)拧入螺钉使螺纹孔防渗碳氮：将需要防渗的定位盘零件螺纹孔内拧入螺钉，螺尾与定位盘零件端面平齐。

5)设定网带炉参数；

6)定位盘装炉：网带炉内气氛均匀后，将定位盘零件双层摆放在网带上；即将一件定位盘零件平铺于网带上、螺头超上，之后将另外一件定位盘零件反方向放于前一件定位盘零件上，保证螺头落在前一件定位盘零件表面，双层摆放；

7)定位盘碳氮共渗淬火：定位盘零件随网带平缓前进，掉入油槽中淬火，之后随提升网带提升；

8)定位盘清洗：定位盘零件放入清洗机内，洗掉定位盘零件表面的油污和杂物；

9)拆出螺钉：将清洗后的定位盘零件上的螺钉拧出；

10)定位盘回火；定位盘零件码放整齐，入回火炉一定温度回火，保温一定时间后出炉空冷至室温；

11)得到回火后的定位盘。

步骤1)中所述的提升网带防碰垫为木头材质、且用螺钉固定，防止零件淬火时碰伤、经济实用、无污染；

所述的步骤4)中，螺纹孔内拧入螺钉到螺尾与定位盘零件端面平齐；螺钉头需带字母、或螺钉为半球形、盘型等，保证螺头与零件端面为线或点接触、不影响接触区的渗碳；

步骤6)中所述的定位盘装炉方式为：将定位盘零件双层摆放在网带上，即将一件定位盘零件平铺于网带上、螺头超上，之后将另外一件定位盘零件反方向放于前一件定位盘零件上，保证螺头落在前一件定位盘零件端面，反向相对地双层摆放。

步骤5)中网带炉设定的参数为：

①一区，二区，三区，四区温度分别为：850±20℃；860±20℃；860±20℃；840±20℃；

②碳势设定为1.0±0.5％；

③氨气流量为500±50L/h；

④渗碳剂为甲醇和/或丙烷，或者是其他渗碳剂；

⑤碳氮共渗时间比单层摆放时间略长，但远远低于单层摆放时间的两倍；具体根据定位盘热处理技术要求和表面积确定。

步骤10)中的回火温度为150-240℃区间任一温度，以定外盘表面硬度要求来确定。

步骤10)中的回火保温时间为2-3个小时，以实际装炉量确定。

本发明的有益效果是：提升网带防碰垫为木头材质、且用螺钉固定，防止零件淬火时碰伤，经济实用，无污染；拧入螺钉使螺纹孔防渗碳氮且不影响接触区的渗碳效果；将定位盘零件反向相对地双层摆放在网带上，保证其中一件定位盘零件的螺头落在另一件定位盘零件端面上，比传统单层摆放时间稍有延长，但远远低于单层摆放时间的两倍，提高了效率且节能降耗；该方法适用于大批量生产，具有操作简单、效率高、节约能耗、质量稳定的特点。

附图说明

图1为常用定位盘的结构示意图；

图2为图1中沿A-A线的剖视图；

图3为网带炉传统单层摆放定位盘装炉示意图；

图4为螺钉的主视图，比例为2∶1；

图5为螺钉的侧视图，比例为2∶1；

图6为本发明的工艺流程图；

图7为定位盘拧入螺钉示意图；

图8为图7中沿A-A线的剖视图；

图9为网带炉内定位盘双层摆放装炉示意图；

图10为图9的B向视图；

图11为回火后定位盘示意图；

图12为图11中沿A-A线的剖视图。

图中：1-定位盘，2-螺钉，3-螺纹孔，4-定位盘零件，5-网带炉，6-网带，7-网带炉炉门，8-回火后的定位盘

图中尺寸的单位为mm。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合附图和实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。

如图1-2所示为常用定位盘结构示意图，其中定位盘1的材质为20，厚度为8.5mm，外径207mm，壁厚最大处34mm，端面均布3个螺纹孔，孔径为8mm，零件装机使用最终平面度要求0.2mm，热处理要求表面硬度HR30N：70-80，有效硬化层深0.1-0.3mm。如图6所示为根据本发明实施的定位盘的薄层碳氮共渗热处理方法工艺流程图，包括11个步骤，各工步操作具体为：

1)设备的准备：采用网带炉5、清洗机及箱式回火炉，网带炉5型号为ZMZ802，网带炉的使用温度≥950℃(本实施例为950℃)，网带宽度≥400mm(本实施例为400mm)，提升网带需配防碰垫(本实施例为木头防碰垫并用螺钉固定)，最大生产率≥150Kg/h(本实施例为150Kg/h)；清洗机可为碱性清洗机或其他类清洗机(本实施例为网带炉附带的碱性清洗部分)；箱式回火炉采用台车式电阻炉，炉膛尺寸至少为450×450×350mm(本实施例为950×450×350mm)，加热温度大于180℃(本实施例加热温度650℃)。

2)螺钉的准备：准备与定位盘螺纹孔3直径相等的标准件螺钉2，螺钉头需带字母，或螺钉为半球形、盘型等(本实施例为十字槽盘头M8螺钉，如图4-5)，以保证螺头与零件端面为线或点接触，不影响接触区的渗碳；

3)定位盘清洗：将定位盘零件4放入清洗机内(本实施例中清洗介质为碳酸钠水溶液，清洗温度60-80℃)，洗掉定位盘零件4表面的油污和杂物；

4)拧入螺钉使螺纹孔防渗碳氮：(如图7-8)将定位盘零件4需要防渗的螺纹孔3内拧入螺钉2(本实施例中有3个螺纹孔)，螺尾与定位盘零件4表面平齐。

5)设定网带炉参数：

①一区，二区，三区，四区温度分别为：865℃；875℃；875℃；855℃；

②碳势设定为1.0±0.5％；

③氨气流量为500±50L/h；

④渗碳剂为甲醇，丙烷；

⑤碳氮共渗时间160分钟，比单层摆放(如图3所示)延长时间10分钟，但远远低于单层摆放时间的两倍。

⑥回火温度为150-170℃区间任一温度；

⑦回火保温时间，为2-3个小时，以实际装炉量确定。

6)定位盘装炉：网带炉内气氛均匀后，将定位盘零件4双层摆放在网带6上。即将一件定位盘零件4平铺于网带6上、螺头超上，之后将另外一件定位盘零件4反方向放于前一件定位盘零件4上，保证螺头落在前一件定位盘零件4表面，即两层定位盘零件4反向相对地双层摆放(如图9-10)；

7)定位盘碳氮共渗淬火：定位盘零件4随网带6平缓前进，从网带炉炉门7进入网带炉5，掉入油槽中淬火，之后随提升网带6提升；

8)定位盘清洗：定位盘零件4放入清洗机内，洗掉定位盘零件4表面的油污和杂物；

9)拆出螺钉：将清洗后的定位盘零件4上的螺钉2拧出；

10)定位盘回火；定位盘零件4码放整齐，入台车式电阻炉内回火，回火温度为170℃，保温3小时后出炉空冷至室温。

11)得到回火后的定位盘8(如图11-12)。

回火后的定位盘8表面硬度和有效硬化层深都达到图1-2所示常用定位盘1的精度要求，平面度在0.2mm以内。与传统单层摆放对比，本发明降低能耗和碳氮共渗剂消耗约30％，开拓了高效节能的热处理新途径。

Claims (7)

1.一种定位盘薄层碳氮共渗热处理方法，其特征在于它包括如下步骤：

1)设备的准备：准备网带炉、清洗机及回火炉，网带炉的使用温度≥950℃，网带宽度≥400mm，提升网带需配防碰垫，最大生产率≥150Kg/h；清洗机可为碱性清洗机或其他类清洗机；回火炉采用台车式电阻炉，炉膛尺寸至少为450×450×350mm，加热温度大于180℃；

2)螺钉的准备：准备与定位盘螺纹孔直径相等的螺钉标准件；

3)定位盘清洗：将定位盘零件放入清洗机内，洗掉定位盘零件表面的油污和杂物；

4)拧入螺钉使螺纹孔防渗碳氮：将需要防渗的定位盘零件螺纹孔内拧入螺钉，螺尾与定位盘零件端面平齐；

5)设定网带炉参数；

6)定位盘装炉：网带炉内气氛均匀后，将定位盘零件双层摆放在网带上；即将一件定位盘零件平铺于网带上、螺头超上，之后将另外一件定位盘零件反方向放于前一件定位盘零件上，保证螺头落在前一件定位盘零件表面，双层摆放；

7)定位盘碳氮共渗淬火：定位盘零件随网带平缓前进，掉入油槽中淬火，之后随提升网带提升；

8)定位盘清洗：定位盘零件放入清洗机内，洗掉定位盘零件表面的油污和杂物；

9)拆出螺钉：将清洗后的定位盘零件上的螺钉拧出；

10)定位盘回火；定位盘零件码放整齐，入回火炉一定温度回火，保温一定时间后出炉空冷至室温；

11)得到回火后的定位盘。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤1)中所述的提升网带防碰垫为木头材质、且用螺钉固定。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于步骤4)中，螺纹孔内拧入螺钉到螺尾与定位盘零件端面平齐；螺钉头需带字母、或螺钉为半球形、盘型等，保证螺头与零件端面为线或点接触、不影响接触区的渗碳。

4.根据权利要求1-3之一所述的方法，其特征在于步骤6)中所述的定位盘装炉方式为：将定位盘零件双层摆放在网带上，即将一件定位盘零件平铺于网带上、螺头超上，之后将另外一件定位盘零件反方向放于前一件定位盘零件上，保证螺头落在前一件定位盘零件端面，反向相对地双层摆放。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于步骤5)中网带炉设定的参数为：

①一区，二区，三区，四区温度分别为：850±20℃；860±20℃；860±20℃；840±20℃；

②碳势设定为1.0±0.5％；

③氨气流量为500±50L/h；

④渗碳剂为甲醇和/或丙烷，或者是其他渗碳剂；

⑤碳氮共渗时间比单层摆放时间略长，但远远低于单层摆放时间的两倍；具体根据定位盘热处理技术要求和表面积确定。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于步骤10)中的回火温度为150-240℃区间任一温度，以定外盘表面硬度要求来确定。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于步骤10)中的回火保温时间为2-3个小时，以实际装炉量确定。

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