CN102409284A - 液压马达输出轴离子渗氮工艺方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种液压马达输出轴离子渗氮工艺方法，它包括装炉、升温、保温和降温等步骤，它采用了专用的离子渗氮工具进行辉光离子渗氮处理，这种专用的离子渗氮工具包括有金属材料制成的,上端和下端设有开口的，壁厚小于6毫米的筒体,该筒体的上端口设有支撑板，在所述支撑板中插装有金属棒;所述筒体的筒壁上至少包括有5个直径各不相同的标尺通孔,这5个标尺通孔当中最大一个标尺通孔的直径为15毫米，最小一个标尺通孔直径为4毫米。本发明可以解决液压马达输出轴处理后变形大，处理后因为变形大而造成加工困难和制造成本高的问题。
Description
技术领域
本发明涉及金属材料热处理技术领域，尤其是一种一端具有盲孔，并在盲孔中设有花键孔段的液压马达输出轴的强化处理工艺。
背景技术
输出轴是摆线液压马达的关键零件之一，在工作中不仅传递扭矩，还要承受较大的弯曲应力、接触应力及一定的冲击力，故加工质量的好坏，特别是热处理的质量的好坏对其力学性能和使用寿命有决定性的影响；尤其是一端具有盲孔，并在盲孔中设有花键孔段的液压马达输出轴，对其热处理的工艺方法不同会对其制造难度和成本造成很大影响。现有采用低碳合金钢为20CrMnTi的材料制造的液压马达输出轴，其加工工艺流程为：下料-正火-粗加工-表面强化处理-精加工；这一工艺流程中，对其表面强化处理热处理的工艺是软氮化强化处理，软氮化强化处理一般在820℃～860℃温度下进行，由于处理温度较高，其冷却时还须进行淬火，因而易造成输出轴花键，特别是盲孔中花键变形量大，需在软氮化强化处理工序后再次进行磨削。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种液压马达输出轴离子渗氮工艺方法，它可以解决液压马达输出轴处理后变形大，后续加工困难的问题。
为了解决上述问题，本发明的技术方案是：这种液压马达输出轴离子渗氮工艺方法包括有如下步骤：
装炉：将清洗干燥后的液压马达输出轴具有盲孔的一端朝上放置在辉光离子渗氮炉的阴极盘上;在液压马达输出轴的外面放有一个与所述阴极盘导电连接的，金属材料制成的,上端和下端设有开口的筒体，所述筒体的筒壁上至少包括有5个直径各不相同的标尺通孔,这5个标尺通孔当中最大一个标尺通孔的直径为15毫米，最小一个标尺通孔直径为4毫米；所述筒体在各个标尺通孔部位的壁厚小于6毫米；所述筒体的上端口设有金属制成的支撑板在所述支撑板中插装有金属棒， 让所述金属棒的下部插入所述液压马达输出轴的盲孔内，让所述筒体内壁与所述液压马达输出轴盲孔段的外侧面的距离为A，A≥30毫米，A≤50毫米；让所述筒体内壁与相对所述的液压马达输出轴下端部分外侧面的距离为B，B≥30毫米，B≤50毫米；让所述金属棒与所述液压马达输出轴盲孔底端面的距离为C，C≥15毫米，C≤20毫米；让所述金属棒与所述液压马达输出轴盲孔孔壁的最小距离为D，D≥15毫米，D≤20毫米;
升温：对抽真空后的辉光离子渗氮炉通电起辉，在炉内的液压马达输出轴及所述离子渗氮工具在弧光放电清理完成后将炉内温度升至520±10℃，在该升温阶段中通过调整真空抽气管的阀门，使分布在所述渗氮工具表面的辉光层仅穿过所述筒体上直径大于13毫米以上的所述标尺通孔；
保温：当炉温达到520±10℃后，向炉内通入氨气，通过调节氨气的输入流量和真空抽气管的阀门，控制分布在所述渗氮工具表面的辉光层穿过所述筒体上直径大于6毫米的所述标尺通孔，同时通过调节炉内阴极与阳极的电压和电流，让炉温在510±10℃温度下保温10小时至12小时；
降温：保温完成后，停止向炉内输入氨气，继续抽真空，使所述渗氮工具表面的辉光层不能穿过所述筒体上直径15毫米的标尺通孔，然后切断向炉内施加电场的电压，让炉内的液压马达输出轴的温度下降至100℃以下再打开进气阀。
上述技术方案中，更为具体的方案可以是：所述标尺通孔有4排，这4排标尺通孔沿竖立方向均匀分布在所述筒体的筒壁上，每一排所述标尺通孔按直径大小依次排列，每一排所述标尺通孔包括有由直径为4毫米、6毫米、7毫米、8毫米、10毫米和15毫米的6个标尺通孔。
本发明所述的标尺通孔是设在筒体壁上的圆形通孔，在辉光离子渗氮工艺过程中，通过观察辉光层进入大小尺寸不同的标尺通孔可以准确地了解辉光离子渗氮炉中气压的大小，避免真空计受不同因素的影响所产生的误差而影响工艺参数的准确控制。
由于采用了上述技术方案，本发明与现有技术相比具有如下有益效果：
1. 一方面，由于辉光离子渗氮工艺的处理温度（510±10℃）比现有技术中的软氮化工艺温度（820℃～860℃）低，从而让液压马达输出轴在加温、保温及冷却的过程中受到较小的热应力和组织应力的影响，使液压马达输出轴经过表面强化处理后产生的变形较小；另一方面由于在液压马达输出轴外配装有由筒体、支撑板和金属棒构成的专用离子渗氮工具，可以使液压马达输出轴在辉光离子渗氮工艺中的各部位获得均匀的温度，这进一步减小液压马达输出轴在加温、保温及冷却的过程中受到较小的热应力和组织应力的影响所产生的变形。因此，采用本发明技术方案的液压马达输出轴处理表面强化处理工艺，处理后可以达到设计的精度要求，不需再进行机械加工即可使用。
2. 可以省去液压马达输出轴处理表面强化处理后进行机械加工的加工成本。
附图说明
图1是本发明实施例中液压马达输出轴的主视图；
图2是本发明实施例中液压马达输出轴离子渗氮工具的主视图；
图3是本发明实施例中液压马达输出轴离子渗氮工具的俯视图；
图4是本发明实施例中液压马达输出轴离子渗氮工艺装炉结构示意图。
具体实施方式
图1所示的本液压马达输出轴离子渗氮工艺方法所要处理的液压马达输出轴，由低碳合金钢制成，材料牌号为20CrMnTi。该液压马达输出轴是阶梯轴的结构，上端有一段直径为φ45毫米的外花键轴段，下端是外径为φ75毫米，其内有一段盲孔，盲孔外段是直径为φ54的毫米圆孔，盲孔内段是花键孔段。
图2、图3所示的本液压马达输出轴强化渗氮处理工艺所用的离子渗氮工具，它有金属材料制成的筒体1，筒体1的上端口焊接有一块支撑板2，筒体1上端与支撑板2之间为筒体1上端的开口，本工具在使用时供电离的辉光层透过，筒体1下端的侧壁设有三个缺口，本工具在使用时，如果筒体一的下端直接搁在辉光离子渗氮炉阴极盘上时，这三个缺口作为筒体1下端的开口供电离的辉光层透过。筒体1的壁厚为5毫米，在支撑板2中插装有金属棒3；筒体1的筒壁上设有4排标尺通孔，这4排标尺通孔沿竖立方向均匀分布在筒体1的筒壁上，每一排标尺通孔按直径大小从上往下依次排列，每一排标尺通孔有6个，它们的直径为4毫米、6毫米、7毫米、8毫米、10毫米和15毫米。
下面结合图4和实施例对本液压马达输出轴离子渗氮工艺方法作进一步详述：
实施例1的液压马达输出轴离子渗氮工艺方法按下列步骤进行：
清理：首先将液压马达输出轴4用汽油（在其它实施例中也可以用其他溶剂清洗）进行清洗，去掉机械加工时存在液压马达输出轴4上的油污、切屑和毛刺，该步骤与现有技术相同。
装炉：将清洗干燥后的各根液压马达输出轴4按下列方式装炉：将液压马达输出轴4具有盲孔的一端朝上通过金属支撑块6放置辉光离子渗氮炉的阴极盘5上，在每根液压马达输出轴4的外面放有上述离子渗氮工具的筒体1，注意保持至少一个筒体1的标尺通孔正对氮化炉的观察孔，以便观察炉内辉光层进入这些标尺通孔的状况，将金属棒3从筒体1的上端支撑板2中穿过插入液压马达输出轴4的盲孔内，上述离子渗氮工具的尺寸根据液压马达输出轴4的形状和尺寸设置，调整液压马达输出轴4位于其外筒体1的中心，筒体1内壁与液压马达输出轴4盲孔段的外侧面的距离为A，A＝30毫米；筒体内壁与相对液压马达输出轴下端外花键部分的外侧面的距离为B，B＝30毫米；金属棒3与液压马达输出轴盲孔底端面的距离为C，C＝15毫米；金属棒3与液压马达输出轴盲孔的最小距离为D，D＝15毫米。
升温：装炉完成后，对抽真空后的辉光离子渗氮炉通电起辉，待在炉内的液压马达输出轴4及离子渗氮工具在弧光放电清理完成后将炉内温度逐渐升至520±10℃，在该升温阶段中通过调整真空抽气管的阀门，使分布在渗氮工具表面的辉光层仅穿过所述筒体1上直径大于13毫米以上的所述标尺通孔；
保温：当炉温达到520±10℃后，向炉内通入氨气，通过调节氨气的输入流量和真空抽气管的阀门，控制分布在所述渗氮工具表面的辉光层权穿过所述筒体1上直径大于6毫米的标尺通孔，同时通过调节炉内阴极与阳极的电压和电流，让炉温在510±10℃温度下保温10小时；
降温：保温完成后，停止向炉内输入氨气，继续抽真空，使所述渗氮工具表面的辉光层不能穿过所述筒体1上直径15毫米的标尺通孔，然后切断向炉内施加电场的电压，让炉内的液压马达输出轴4的温度下降至100℃以下再打开进气阀，完成对液压马达输出轴4的表面强化处理。
实施例2的液压马达输出轴离子渗氮工艺方法按下列步骤进行：
清理：首先将液压马达输出轴4用市售金属洗涤剂进行清洗，去掉机械加工时存在液压马达输出轴4上的油污、切屑和毛刺，该步骤与现有技术相同。
装炉：将清洗干燥后的各根液压马达输出轴4按下列方式装炉：将液压马达输出轴4具有盲孔的一端朝上通过金属支撑块6放置辉光离子渗氮炉的阴极盘5上，在每根液压马达输出轴4的外面放有上述离子渗氮工具的筒体1，注意保持至少一个筒体1的标尺通孔正对氮化炉的观察孔，以便观察炉内辉光层进入这些标尺通孔的状况，将金属棒3从筒体1的上端支撑板2中穿过插入液压马达输出轴4的盲孔内，上述离子渗氮工具的尺寸根据液压马达输出轴4的形状和尺寸设置，调整液压马达输出轴4位于其外筒体1的中心，筒体1内壁与液压马达输出轴4盲孔段的外侧面的距离为A，A＝50毫米；筒体内壁与相对液压马达输出轴下端外花键部分的外侧面的距离为B，B＝50毫米；金属棒3与液压马达输出轴盲孔底端面的距离为C，C＝20毫米；金属棒3与液压马达输出轴盲孔的最小距离为D，D＝20毫米。
升温：装炉完成后，对抽真空后的辉光离子渗氮炉通电起辉，待在炉内的液压马达输出轴4及离子渗氮工具在弧光放电清理完成后将炉内温度逐渐升至520±10℃，在该升温阶段中通过调整真空抽气管的阀门，使分布在渗氮工具表面的辉光层仅穿过所述筒体1上直径大于13毫米以上的所述标尺通孔；
保温：当炉温达到520±10℃后，向炉内通入氨气，通过调节氨气的输入流量和真空抽气管的阀门，控制分布在所述渗氮工具表面的辉光层权穿过所述筒体1上直径大于6毫米的标尺通孔，同时通过调节炉内阴极与阳极的电压和电流，让炉温在510±10℃温度下保温12小时；
降温：保温完成后，停止向炉内输入氨气，继续抽真空，使所述渗氮工具表面的辉光层不能穿过所述筒体1上直径15毫米的标尺通孔，然后切断向炉内施加电场的电压，让炉内的液压马达输出轴4的温度下降至100℃以下再打开进气阀，完成对液压马达输出轴4的表面强化处理。
Claims (2)
1.一种液压马达输出轴离子渗氮工艺方法，其特征在于包括有如下步骤：
装炉：将清洗干燥后的液压马达输出轴（4）具有盲孔的一端朝上放置在辉光离子渗氮炉的阴极盘（5）上;在液压马达输出轴（4）的外面放有一个与所述阴极盘（5）导电连接的，金属材料制成的,上端和下端设有开口的筒体（1），所述筒体（1）的筒壁上至少包括有5个直径各不相同的标尺通孔,这5个标尺通孔当中最大一个标尺通孔的直径为15毫米，最小一个标尺通孔直径为4毫米；所述筒体（1）在各个标尺通孔部位的壁厚小于6毫米；所述筒体（1）的上端口设有金属制成的支撑板（2）在所述支撑板（2）中插装有金属棒（3）， 让所述金属棒（3）的下部插入所述液压马达输出轴（4）的盲孔内，让所述筒体（1）内壁与所述液压马达输出轴（4）盲孔段的外侧面的距离为A，A≥30毫米，A≤50毫米；让所述筒体（1）内壁与所述的液压马达输出轴（6）下端部分外侧面的距离为B，B≥30毫米，B≤50毫米；让所述金属棒（3）与所述液压马达输出轴（4）盲孔端面的距离为C，C≥15毫米，C≤20毫米；让所述金属棒（3）与所述液压马达输出轴（4）盲孔孔壁的最小距离为D，D≥15毫米，D≤20毫米;
升温：对抽真空后的辉光离子渗氮炉通电起辉，在炉内的液压马达输出轴（4）及所述离子渗氮工具在弧光放电清理完成后将炉内温度升至520±10℃，在该升温阶段中通过调整真空抽气管的阀门，使分布在所述渗氮工具表面的辉光层仅穿过所述筒体（1）上直径大于13毫米以上的所述标尺通孔；
保温：当炉温达到520±10℃后，向炉内通入氨气，通过调节氨气的输入流量和真空抽气管的阀门，控制分布在所述渗氮工具表面的辉光层仅穿过所述筒体（1）上直径大于6毫米的所述标尺通孔，同时通过调节炉内阴极与阳极的电压和电流，让炉温在510±10℃温度下保温10小时至12小时；
降温：保温完成后，停止向炉内输入氨气，继续抽真空，使所述渗氮工具表面的辉光层不能穿过所述筒体（1）上直径15毫米的标尺通孔，然后切断向炉内施加电场的电压，让炉内的液压马达输出轴（4）的温度下降至100℃以下再打开进气阀。
2.根据权利要求1所述的液压马达输出轴离子渗氮工艺方法，其特征在于：所述标尺通孔有4排，这4排标尺通孔沿竖立方向均匀分布在所述筒体（1）的筒壁上，每一排所述标尺通孔按直径大小依次排列，每一排所述标尺通孔包括有由直径为4毫米、6毫米、7毫米、8毫米、10毫米和15毫米的6个标尺通孔。
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