CN103614688A - 一种渗碳淬火曲柄螺纹及其加工方法和保护套 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种渗碳淬火曲柄螺纹的加工方法，将滚螺纹工序放在热处理后进行，除了能避免传统工艺带来的缺点，还能保留形变强化带来的强度提升；为了实现滚螺纹部位处于无渗碳区并使该部位心部硬度处在合理范围之内，遂采取渗碳和淬火后都对该部位表面进行车削并在淬火阶段采取加保护套措施。本发明还公开了采用上述加工方法的渗碳淬火曲柄螺纹，综合力学性能优秀，避免传统加工方法带来的硬度不均匀、疲劳强度低、易崩牙、断裂失效。本发明还公开了适用于上述加工方法的保护套，用于在淬火阶段加装在曲柄的滚螺纹部位的外周面上，保证了螺纹的心部硬度低、均匀。

Description

一种渗碳淬火曲柄螺纹及其加工方法和保护套

技术领域

本发明涉及机械加工技术领域，特别涉及一种渗碳淬火曲柄螺纹及其加工方法和保护套。

背景技术

园林机械行业应用非常广泛，发动机曲轴连杆总成的曲柄一般采用低碳钢渗碳淬火，以获得表面硬度高、耐磨而心部韧性高的性能，而对于轴部的螺纹部分则很难处理，因为径向尺寸小经渗碳淬火后心部硬度仍很高，而且螺纹部分包括螺纹根部由于渗碳淬火，螺牙会有较大脆性，容易造成崩牙或断裂。现有技术中的曲柄工件结构示意图可以参考图1所示。

因此传统设计及工艺一般分为以下两种：

（1）：滚螺纹→整体渗碳淬火→螺纹退火，通过退火来降低螺纹部分硬度，以提高其韧性和抗疲劳性能。如图2中的实施效果图所示，传统工艺（1）容易造成退火区域硬度不均匀；螺纹两侧几毫米甚至十几毫米范围内会产生热影响区，造成该区域硬度下降，表层耐磨性和刚性降低。

（2）：滚螺纹→螺纹涂防渗剂→渗碳淬火→去除防渗剂，通过螺纹部分涂防渗剂避免螺纹部分在渗碳淬火过程中渗碳从而保证螺纹的韧性。如图3中的实施效果图所示，传统工艺（2）容易造成防渗涂料层厚薄不均匀甚至发生点状或线状漏渗，导致部分螺牙硬度偏高容易造成崩牙或断裂。

因此，如何改进现有的螺纹加工方法，以提高螺纹综合力学性能，成为本领域技术人员亟待解决的重要技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种渗碳淬火曲柄螺纹的加工方法，提高了螺纹综合力学性能，避免了传统加工方法带来的硬度不均匀、疲劳强度低、易崩牙、断裂失效。

本发明提供了一种采用上述加工方法得到的渗碳淬火曲柄螺纹。

本发明提供了一种适用于上述加工方法的保护套。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种渗碳淬火曲柄螺纹的加工方法，包括步骤：

S1、对曲柄先进行整体渗碳，然后进入步骤S2；

S2、车削所述曲柄的滚螺纹部位外表面的渗碳层，然后进入步骤S3；

S3、在所述滚螺纹部位的外周面上加装保护套，接着对所述曲柄进行整体淬火，然后进入步骤S4；

S4、车削所述滚螺纹部位的外表面，然后进入步骤S5；

S5、在所述滚螺纹部位的外周面上滚螺纹。

优选的，所述保护套的内壁与所述滚螺纹部位的外周面间隙配合。

优选的，所述保护套的一侧具有用于同所述曲柄的螺纹左侧轴部的外周面相贴合的内壁，另一侧具有用于同所述曲柄的螺纹右侧轴部的左端面相抵的端面；所述保护套、所述螺纹左侧轴部、所述螺纹右侧轴部和螺纹部之间围成的空间形成保护层。

一种渗碳淬火曲柄螺纹，所述渗碳淬火曲柄螺纹为采用上述的加工方法加工得到。

一种保护套，适用于上述的渗碳淬火曲柄螺纹的加工方法，所述保护套具有圆筒结构，用于在淬火阶段加装在曲柄的滚螺纹部位的外周面上。

优选的，所述保护套的内壁与所述滚螺纹部位的外周面间隙配合。

优选的，所述保护套的一侧具有用于同所述曲柄的螺纹左侧轴部的外周面相贴合的内壁，另一侧具有用于同所述曲柄的螺纹右侧轴部的左端面相抵的端面；所述保护套、所述螺纹左侧轴部、所述螺纹右侧轴部和螺纹部之间围成的空间形成保护层。

从上述的技术方案可以看出，本发明提供的渗碳淬火曲柄螺纹的加工方法，将滚螺纹工序放在热处理后进行，除了能避免传统工艺带来的缺点，还能保留形变强化带来的强度提升；为了实现滚螺纹部位处于无渗碳区并使该部位心部硬度处在合理范围之内，遂采取渗碳和淬火后都对该部位表面进行车削并在淬火阶段采取加保护套措施。

本发明提供的采用上述加工方法的渗碳淬火曲柄螺纹，综合力学性能优秀，避免传统加工方法带来的硬度不均匀、疲劳强度低、易崩牙、断裂失效。

本发明提供的适用于上述加工方法的保护套，用于在淬火阶段加装在曲柄的滚螺纹部位的外周面上，保证了螺纹的心部硬度低、均匀。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中曲柄工件的结构示意图；

图2为第一种传统工艺的实施效果图；

图3为第二种传统工艺的实施效果图；

图4为本发明实施例提供的淬火阶段实施图；

图5为曲柄工件的相关要求注明图。

其中，1为端部，2为螺纹部，3为螺纹左侧轴部，4为螺纹右侧轴部，5为保护套。

具体实施方式

本发明核心在于公开了一种渗碳淬火曲柄螺纹的加工方法，提高了螺纹综合力学性能，避免了传统加工方法带来的硬度不均匀、疲劳强度低、易崩牙、断裂失效。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-图5，图1为现有技术中曲柄工件的结构示意图；图2为第一种传统工艺的实施效果图；图3为第二种传统工艺的实施效果图；图4为本发明实施例提供的淬火阶段实施图；图5为曲柄工件的相关要求注明图。

本发明实施例提供的渗碳淬火曲柄螺纹的加工方法，其核心改进点在于，包括步骤：

S1、对曲柄先进行整体渗碳，然后进入步骤S2；

S2、车削曲柄的滚螺纹部位外表面的渗碳层，然后进入步骤S3；

S3、在滚螺纹部位的外周面上加装保护套，接着对曲柄进行整体淬火，然后进入步骤S4；

S4、车削滚螺纹部位的外表面，然后进入步骤S5；

S5、在滚螺纹部位的外周面上滚螺纹。

从上述的技术方案可以看出，本发明提供的渗碳淬火曲柄螺纹的加工方法，加工工艺为：整体渗碳→车滚螺纹部位渗碳层→加保护套淬火→车滚螺纹部位→滚螺纹；其具有以下优点：

一、螺纹部位消除了由于渗碳淬火带来的增碳影响，螺纹部位全部处于无渗碳区；二、淬火时加保护套，保证螺纹的心部硬度低、均匀；三、现有技术为先滚螺纹后热处理，本发明为热处理后滚螺纹，保持了螺纹冷挤压所产生的螺牙强化和预应力的优良特性，提高了疲劳强度；四、本发明消除了传统工艺（1）造成的热影响区，从而保证了螺纹相邻两侧轴部表层为渗碳淬火组织，硬度符合产品设计意图，保证表面耐磨性和刚性。

在本方案提供的优选实施例中，保护套5的内壁与滚螺纹部位的外周面间隙配合，以避免在加装以及后续的淬火过程中与滚螺纹部位的外周面直接接触，从而保护了其表面结构的完整无损。

为了进一步优化上述的技术方案，保护套5的一侧具有用于同曲柄的螺纹左侧轴部3的外周面相贴合的内壁；另一侧具有用于同曲柄的螺纹右侧轴部4的左端面相抵的端面，其结构可以参照图1和图4所示；得益于上述的密封结构，保护套5、螺纹左侧轴部3、螺纹右侧轴部4和螺纹2部之间围成的空间形成保护层，以更好的保护螺纹的心部硬度处在合理范围之内。

本发明还提供了一种采用上述加工方法的渗碳淬火曲柄螺纹，其综合力学性能优秀，能够避免传统加工方法带来的硬度不均匀、疲劳强度低、易崩牙、断裂失效等问题。

本发明还提供了一种适用于上述加工方法的保护套，其核心改进点在于，保护套5具有圆筒结构，用于在淬火阶段加装在曲柄的滚螺纹部位的外周面上。作为优选，保护套5采用耐高温的材料制成。

从上述的技术方案可以看出，本发明实施例提供的保护套，在淬火阶段套在滚螺纹部位的外周面上，降低了滚螺纹部位的冷却速度，既不会影响到螺纹部2两侧螺纹左侧轴部3和螺纹右侧轴部4的淬火过程，又保证了螺纹的心部硬度低、均匀，提高了螺纹的综合力学性能。

类似的，保护套5的内壁与滚螺纹部位的外周面间隙配合。

保护套5的一侧具有用于同曲柄的螺纹左侧轴部3的外周面相贴合的内壁，另一侧具有用于同曲柄的螺纹右侧轴部4的左端面相抵的端面；保护套5、螺纹左侧轴部3、螺纹右侧轴部4和螺纹部2之间围成的空间形成保护层。

关于以上结构的进一步内容，可以参照前文的阐述，在此不再赘述。

针对于本实施例中曲柄的具体结构，螺纹左侧轴部3的径向尺寸小于螺纹右侧轴部4的径向尺寸，因此保护套5左侧内壁的内径尺寸略大于或等于螺纹左侧轴部3的外径尺寸即可，右侧的端面为与螺纹右侧轴部4的左端面相抵的平面，以便于保护套5从整个曲柄的轴部左侧套装并固定。

下面结合具体实施例的数据对本方案提供的加工方法做进一步介绍：

有一款65cc园林机械曲轴，其左曲柄要求先整体进行渗碳淬火，滚螺纹放在热处理后进行；螺纹区表面硬度为30～43HRC，心部硬度为26～43HRC，抗拉强度为884～1390MPa。请参考图5，图5为工件相关要求注明图。按照本技术方案，实施效果如下：

1、螺纹区表面硬度为35～36HRC；

2、螺纹区心部硬度为30～31HRC；

3、抗拉强度为966～1004MPa。

综上所述，本发明提供的渗碳淬火曲柄螺纹的加工方法，将滚螺纹工序放在热处理后进行，除了能避免传统工艺带来的缺点，还能保留形变强化带来的强度提升；为了实现滚螺纹部位处于无渗碳区并使该部位心部硬度处在合理范围之内，遂采取渗碳和淬火后都对该部位表面进行车削并在淬火阶段采取加保护套措施。本发明还提供了采用上述加工方法的渗碳淬火曲柄螺纹，综合力学性能优秀，避免传统加工方法带来的硬度不均匀、疲劳强度低、易崩牙、断裂失效。本发明提供的适用于上述加工方法的保护套，用于在淬火阶段加装在曲柄的滚螺纹部位的外周面上，保证了螺纹的心部硬度低、均匀。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (7)

1.一种渗碳淬火曲柄螺纹的加工方法，其特征在于，包括步骤：

S1、对曲柄先进行整体渗碳，然后进入步骤S2；

S2、车削所述曲柄的滚螺纹部位外表面的渗碳层，然后进入步骤S3；

S3、在所述滚螺纹部位的外周面上加装保护套，接着对所述曲柄进行整体淬火，然后进入步骤S4；

S4、车削所述滚螺纹部位的外表面，然后进入步骤S5；

S5、在所述滚螺纹部位的外周面上滚螺纹。

2.根据权利要求1所述的渗碳淬火曲柄螺纹的加工方法，其特征在于，所述保护套的内壁与所述滚螺纹部位的外周面间隙配合。

3.根据权利要求2所述的渗碳淬火曲柄螺纹的加工方法，其特征在于，所述保护套的一侧具有用于同所述曲柄的螺纹左侧轴部的外周面相贴合的内壁，另一侧具有用于同所述曲柄的螺纹右侧轴部的左端面相抵的端面；所述保护套、所述螺纹左侧轴部、所述螺纹右侧轴部和螺纹部之间围成的空间形成保护层。

4.一种渗碳淬火曲柄螺纹，其特征在于，所述渗碳淬火曲柄螺纹为采用如权利要求1-3任意一项所述的加工方法加工得到。

5.一种保护套，适用于如权利要求1-3任意一项所述的渗碳淬火曲柄螺纹的加工方法，其特征在于，所述保护套具有圆筒结构，用于在淬火阶段加装在曲柄的滚螺纹部位的外周面上。

6.根据权利要求5所述的保护套，其特征在于，所述保护套的内壁与所述滚螺纹部位的外周面间隙配合。

7.根据权利要求6所述的保护套，其特征在于，所述保护套的一侧具有用于同所述曲柄的螺纹左侧轴部的外周面相贴合的内壁，另一侧具有用于同所述曲柄的螺纹右侧轴部的左端面相抵的端面；所述保护套、所述螺纹左侧轴部、所述螺纹右侧轴部和螺纹部之间围成的空间形成保护层。

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