CN102409142B - 商用车变速箱三速齿轮感应淬火工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种商用车变速箱三速齿轮感应淬火工艺，其特征在于具体步骤如下：齿轮零件的感应加热淬火顺序依次为结合齿→啮合齿→轴承孔。其能够满足齿轮材料选择及感应淬火技术要求设计；使啮合齿、结合齿和轴承孔三个淬火部位的工艺流程合理，避免彼此回火现象发生；并且啮合齿齿根硬化层应大于1mm，保证齿根弯曲强度；结合齿感应器结构设计合理，保证齿宽方向硬化层分布均匀；轴承孔采用分段连续加热淬火方式，消除轴承孔油孔裂纹倾向性；单件齿轮材料及热处理综合费用节约率为20%以上；生产率提高15%以上。
Description
技术领域
本发明涉及一种商用车变速箱三速齿轮感应淬火工艺，属于感应加热技术领域。
背景技术
长期以来，汽车变速箱齿轮表面硬化生产工艺始终采用传统渗碳淬火工艺。该工艺生产节拍较长，效率较低，材料与工艺成本均较高。虽然近些年来渗碳工艺在各方面均有所改善提高，但在生产效率和成本控制方面至今未获得较大突破。因此，开发高效率低成本的变速箱齿轮表面硬化技术意义重大。
近些年来，国内外相关企业及专业开发机构始终没有停止过齿轮表面硬化技术的开发研究工作。齿轮感应淬火技术研究始终是该领域的重头戏。美国indctoheat公司、德国FDF公司、西班牙Aillin公司均在该领域有相当投入。在国内，东风汽车公司、上海恒精科技有限公司、湖北十堰天舒机电科技有限公司等也正在积极介入该领域，推动了该领域的发展。但目前为止，还没有感应淬火技术在汽车变速箱齿轮上成功应用的相关信息。
发明内容
本发明的目的在于提供一种商用车变速箱三速齿轮感应淬火工艺，其能够满足齿轮材料选择及感应淬火技术要求设计；使啮合齿、结合齿和轴承孔三个淬火部位的工艺流程合理，避免彼此回火现象发生；并且啮合齿齿根硬化层应大于1mm，保证齿根弯曲强度；结合齿感应器结构设计合理，保证齿宽方向硬化层分布均匀；轴承孔采用分段连续加热淬火方式，消除轴承孔油孔裂纹倾向性；单件齿轮材料及热处理综合费用节约率为20%以上；生产率提高15%以上。
本发明的技术方案是这样实现的：商用车变速箱三速齿轮感应淬火工艺，其特征在于具体步骤如下：齿轮零件的感应加热淬火顺序依次为结合齿→啮合齿→轴承孔；1、首先对结合齿进行淬火，按下感应器启动按钮 → 齿轮开始旋转并延时2秒 → 延时结束感应器离开原位以设定1000mm/min速度快速垂直下降，当有效圈下端面超越结合齿下端面2mm时停止下行 → 以设定110kW功率静止加热并延时2.6秒→ 加热延时结束，感应器以设定1500mm/min速度快速上升，当淬火水套下端面与结合齿下端面水平对齐时停止上升，随即开始淬火冷却并延时7秒→ 淬火冷却结束，齿轮停止旋转，感应器以设定1000mm/min速度上升回到原位，结合齿感应加热淬火工艺过程完成；2、对啮合齿进行感应加热淬火，按下感应器启动按钮 → 齿轮开始旋转并延时2秒→ 延时结束，感应器离开原位以设定1000mm/min速度快速垂直下降，当有效圈与啮合齿沿轴向对齐时停止下行 → 以设定145kW功率开始加热并延时6.5秒 → 加热延时结束，感应器立即以设定1500mm/min速度快速上升，当淬火水套与啮合齿沿轴向对齐时停止上升 → 随即开始淬火冷却并延时13秒 → 淬火冷却延时结束，停止旋转，感应器以设定1000mm/min速度上升回到原位，啮合齿感应淬火工艺过程完成；3、最后对轴承孔感应加热淬火，按下感应器启动按钮 → 齿轮开始旋转并延时2秒 → 旋转延时结束，感应器离开原位以设定1200mm/min速度垂直下降，当有效圈下端面与轴承孔下端面水平对齐时感应器停止下行 → 以设定90kW功率静止加热并延时1.4秒 → 加热延时结束，感应器立即以设定1500mm/min速度快速上升，当淬火水套与轴承孔下端面水平对齐时停止上行 → 随即开始淬火冷却并延时5秒→ 冷却延时结束，感应器以1500mm/min速度快速下行，当感应器下端面距离轴承孔下端面16 mm时停止下行 → 以设定90kW功率开始静止加热并延时0.8秒 → 静止加热延时结束，感应器立即以设定300mm/min速度向上移动不间断地进行连续扫描加热，与此同时，淬火冷却立即开始跟进实施连续加热淬火工艺过程 → 当感应器有效圈上端面超越轴承孔上端面5mm时停止加热，冷却继续，感应器同时变速1500mm/min快速向上运行 → 当淬火水套上端面与与轴承孔上端面水平对齐时停止上行并延时9秒冷却 → 冷却延时结束，齿轮停止旋转，感应器随即以设定1500mm/min速度向上运行至原位处，轴承孔淬火工艺过程全部完成。
本发明的积极效果是避免彼此回火现象发生；并且啮合齿齿根硬化层应大于1mm，保证齿根弯曲强度；结合齿感应器结构设计合理，保证齿宽方向硬化层分布均匀；轴承孔采用分段连续加热淬火方式，消除轴承孔油孔裂纹倾向性；单件齿轮材料及热处理综合费用节约率为20%以上；生产率提高15%以上。
附图说明
图1为本发明的结合齿感应器正视图。
图2为本发明的结合齿感应器俯视图。
图3为本发明的啮合齿感应器正视图。
图4为本发明的啮合齿感应器俯视图。
图5为本发明的轴承孔感应器正视图。
图6为本发明的轴承孔感应器侧视图。
图7为本发明的轴承孔感应器俯视图。
具体实施方式
下面结合附图、感应淬火技术要求、三个部位感应加热淬火顺序设计及各部位感应淬火工艺过程对本发明具体实施方案做进一步说明：
1、 齿轮材料及感应淬火技术要求设计
选用材料：45#中碳钢
原始组织状态：正火HBW157～197
表面硬度：HRc56～62
硬化层深度1.0～2.2
有效硬化层深度界限值HV450
根据齿轮零件实际服役条件，感应淬火部位设计为三处，分别为啮合齿15、结合齿14及轴承孔16（如图1所示）。
2、啮合齿、结合齿和轴承孔三个部位淬火顺序设计
由于三个淬火部位距离较近，淬火顺序不合理将导致已经完成淬火的部位再次回火，降低表面硬度。经过反复试验确认，三个部位的感应加热淬火合理顺序依次为结合齿14→啮合齿15→轴承孔16。该淬火顺序科学合理，三个淬火部位彼此影响容易回火现象彻底消除。
3、结合齿感应器结构、感应淬火工艺过程及工艺参数
3.1、结合齿感应器结构
如图1及图2所示，结合齿感应器由以下几部分组成：有效圈1、淬火水套紧固螺钉2、接触板3、绝缘板4、冷却水管接头5、淬火水套固定板6、淬火水管接头7、淬火水套8。
3.2、结合齿感应加热淬火工艺过程
按启动按钮 → 齿轮开始旋转并延时（2秒） → 延时结束感应器离开原位以设定速度（1000mm/min）快速垂直下降，当有效圈下端面超越结合齿下端面2mm时停止下行 → 以设定功率（110kW）静止加热并延时（2.6秒）→ 加热延时结束，感应器以设定速度（1500mm/min）快速上升，当淬火水套下端面与结合齿下端面水平对齐时停止上升，随即开始淬火冷却并延时（7秒）→ 淬火冷却结束，齿轮停止旋转，感应器以设定速度（1000mm/min）上升回到原位，结合齿感应加热淬火工艺过程完成。
3.3、结合齿感应淬火工艺参数
4、啮合齿感应器结构、淬火工艺过程及工艺参数
4.1、啮合齿感应器结构
如图3及图4所示，啮合齿感应器由以下几部分组成：有效圈1、淬火水套8、接触板3、绝缘板4、冷却水管接头5、淬火水管接头7。
4.2、啮合齿感应加热淬火工艺过程
按启动按钮 → 齿轮开始旋转并延时（2秒）→ 延时结束，感应器离开原位以设定速度（1000mm/min）快速垂直下降，当有效圈与啮合齿沿轴向对齐时停止下行 → 以设定功率（145kW）开始加热并延时（6.5秒） → 加热延时结束，感应器立即以设定速度（1500mm/min）快速上升，当淬火水套与啮合齿沿轴向对齐时停止上升 → 随即开始淬火冷却并延时（13秒） → 淬火冷却延时结束，停止旋转，感应器以设定速度（1000mm/min）上升回到原位，啮合齿感应淬火工艺过程完成。
4.3、啮合齿感应淬火工艺参数
5、轴承孔感应器结构、淬火工艺过程及工艺参数
5.1、轴承孔感应器结构
如图5、图6及图7所示，轴承孔感应器由以下几部分组成：硅钢片9、有效圈1、淬火水套8、淬火水套紧固螺钉2、淬火水套固定板6、淬火水套绝缘连接板10、淬火水进水管11、接触板3、绝缘板4、接触板紧固螺钉12、冷却水管接头5、过渡导线13、淬火水管接头6。
5.2、轴承孔感应加热淬火工艺过程
按启动按钮 → 齿轮开始旋转并延时（2秒） → 旋转延时结束，感应器离开原位以设定速度（1200mm/min）垂直下降，当有效圈下端面与轴承孔下端面水平对齐时感应器停止下行 → 以设定功率（90kW）静止加热并延时（1.4秒） → 加热延时结束，感应器立即以设定速度（1500mm/min）快速上升，当淬火水套与轴承孔下端面水平对齐时停止上行 → 随即开始淬火冷却并延时（5秒）→ 冷却延时结束，感应器（1500mm/min）快速下行，当感应器下端面距离轴承孔下端面16 mm时停止下行 → 以设定功率（90kW）开始静止加热并延时（0.8秒） → 静止加热延时结束，感应器立即以设定速度（300mm/min）向上移动不间断地进行连续扫描加热，与此同时，淬火冷却立即开始跟进实施连续加热淬火工艺过程 → 当感应器有效圈上端面超越轴承孔上端面5mm时停止加热，冷却继续，感应器同时变速（1500mm/min）快速向上运行 → 当淬火水套上端面与与轴承孔上端面水平对齐时停止上行并延时（9秒）冷却 → 冷却延时结束，齿轮停止旋转，感应器随即以设定速度（1500mm/min）向上运行至原位处，轴承孔淬火工艺过程全部完成。
5.3、轴承孔感应淬火工艺参数
关键工艺参数见表3。
Claims (1)
1.商用车变速箱三速齿轮感应淬火工艺，其特征在于具体步骤如下：齿轮零件的感应加热淬火顺序依次为结合齿→啮合齿→轴承孔；1、首先对结合齿进行淬火，按下感应器启动按钮 → 齿轮开始旋转并延时2秒 → 延时结束感应器离开原位以设定1000mm/min速度快速垂直下降，当有效圈下端面超越结合齿下端面2mm时停止下行 → 以设定110kW功率静止加热并延时2.6秒→ 加热延时结束，感应器以设定1500mm/min速度快速上升，当淬火水套下端面与结合齿下端面水平对齐时停止上升，随即开始淬火冷却并延时7秒→ 淬火冷却结束，齿轮停止旋转，感应器以设定1000mm/min速度上升回到原位，结合齿感应加热淬火工艺过程完成；2、对啮合齿进行感应加热淬火，按下感应器启动按钮 → 齿轮开始旋转并延时2秒→ 延时结束，感应器离开原位以设定1000mm/min速度快速垂直下降，当有效圈与啮合齿沿轴向对齐时停止下行 → 以设定145kW功率开始加热并延时6.5秒 → 加热延时结束，感应器立即以设定1500mm/min速度快速上升，当淬火水套与啮合齿沿轴向对齐时停止上升 → 随即开始淬火冷却并延时13秒 → 淬火冷却延时结束，停止旋转，感应器以设定1000mm/min速度上升回到原位，啮合齿感应淬火工艺过程完成；3、最后对轴承孔感应加热淬火，按下感应器启动按钮 → 齿轮开始旋转并延时2秒 → 旋转延时结束，感应器离开原位以设定1200mm/min速度垂直下降，当有效圈下端面与轴承孔下端面水平对齐时感应器停止下行 → 以设定90kW功率静止加热并延时1.4秒 → 加热延时结束，感应器立即以设定1500mm/min速度快速上升，当淬火水套与轴承孔下端面水平对齐时停止上行 → 随即开始淬火冷却并延时5秒→ 冷却延时结束，感应器以1500mm/min速度快速下行，当感应器下端面距离轴承孔下端面16 mm时停止下行 → 以设定90kW功率开始静止加热并延时0.8秒 → 静止加热延时结束，感应器立即以设定300mm/min速度向上移动不间断地进行连续扫描加热，与此同时，淬火冷却立即开始跟进实施连续加热淬火工艺过程 → 当感应器有效圈上端面超越轴承孔上端面5mm时停止加热，冷却继续，感应器同时变速1500mm/min快速向上运行 → 当淬火水套上端面与轴承孔上端面水平对齐时停止上行并延时9秒冷却 → 冷却延时结束，齿轮停止旋转，感应器随即以设定1500mm/min速度向上运行至原位处，轴承孔淬火工艺过程全部完成。
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