CN104128766A - 一种采用铸坯的齿轮生产工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种采用铸坯的齿轮生产工艺，包括顺序进行的铸坯、切削加工、热处理、精切削和磨削加工，所述铸坯的原料为20CrMnTiH，铸坯过程采用连铸机，所述连铸机的拉速为0.6-0.72m/min，所述热处理毛坯加热进行渗碳处理，所述加热为分段加热，分别为第一阶段的预热、第二阶段的渗碳、第三阶段的扩散、第四阶段的缓冷，毛坯缓冷到500-600℃时进行淬火、对淬火后的毛坯加热至170-200℃并保温不少于3h进行回火。本工艺步骤简单，工艺时间短，加工效率高且产品成分分布均匀便于得到表面硬化层不易脱离、齿轮抗冲击能力、耐磨性和强度适宜的齿轮。

Description

一种采用铸坯的齿轮生产工艺
技术领域
本发明涉及用于转矩传递的传动部件制造工艺，特别是涉及一种采用铸坯的齿轮生产工艺。
背景技术
齿轮是机械设备中的关键部件，齿轮质量的优劣直接关系到整个设备的使用寿命。而齿轮质量的好坏在很大程度上取决于齿轮材料及其热处理工艺。因此，国内外与齿轮制造相关的厂家都极为重视齿轮材料及其热处理技术的研究开发。
现有技术中齿轮的材料选择一般根据齿轮在传动系统中的受力和工作环境，热处理工艺是保证齿轮表面硬化层厚度、齿轮表面和心部硬度、齿轮的抗腐蚀性能满足工艺要求的手段。现有技术中针对材质为20CrMnTiH齿轮的热处理得到的产品马氏体金相等级较高，这样得到的齿轮在使用过程中在外力作用下极易出现加工硬化，导致齿轮在较短时间内发生表面层脱离，严重影响齿轮传动的稳定性和使用寿命。
发明内容
针对上述现有技术中针对材质为20CrMnTiH齿轮的热处理得到的产品马氏体金相等级较高，这样得到的齿轮在使用过程中在外力作用下极易出现加工硬化，导致齿轮在较短时间内发生表面层脱离，严重影响齿轮传动的稳定性和使用寿命的问题，本发明提供了一种采用铸坯的齿轮生产工艺。
针对上述问题，本发明提供的一种采用铸坯的齿轮生产工艺通过以下技术要点来达到发明目的：一种采用铸坯的齿轮生产工艺，包括顺序进行的铸坯、切削加工、热处理、精切削和磨削加工，所述铸坯的原料为20CrMnTiH，铸坯过程采用连铸机，所述连铸机的拉速为0.6-0.72m/min，所述热处理包括将切削加工得到的毛坯加热至600-920℃进行渗碳处理，且渗碳处理中以上温度保持时间不少于3h，所述加热为分段加热，分别为第一阶段的持续时间为20-30min的600-870℃预热、第二阶段的1.5-2h的870-920℃渗碳、第三阶段1-1.2h的870-900℃扩散、第四阶段的缓冷，毛坯缓冷到500-600℃时进行淬火、对淬火后的毛坯加热至170-200℃并保温不少于3h进行回火。
更进一步的技术方案为：
所述切削加工与热处理之间还包括除油清洗步骤。
所述除油清洗步骤为采用温度为50-65℃的除油清洗剂对毛坯不少于30min的浸泡处理。
所述热处理与精切削之间还包括不少于15min的喷丸处理。
所述缓冷为炉冷。
所述淬火为油冷，且油温保持在80-120℃范围内。
所述油冷与回火步骤之间还包括清洗步骤。
    本发明具有以下有益效果：
1、本发明提供的环规制造方法工艺简单，热处理和渗碳时间总和为现有技术的70-80%，同时最后齿轮产品的金相组织晶粒得到了细化，齿轮产品马氏体组织金相等级为3，相较于现有技术采用本材料得到的齿轮马氏体组织金相等级下降了2-3个等级，同时，通过以上热处理工艺，得到的齿轮表面硬度保持在59-60HRC上，心部硬度等级保持在35-36HRC上，表层硬化层厚度为1.3-1.4mm。以上产品齿轮参数使得齿轮在使用过程中表面硬化层不易脱离、齿轮抗冲击能力、耐磨性和强度适宜，齿轮的使用寿命为同等采用现有热处理工艺得到的齿轮的5-7倍。
2、本发明中通过对连铸机拉速的控制，相较于现有技术拉速降约为0.06m/min，但铸坯得到的齿轮毛坯在任意断面上Cr、Mn、C等的成分分布较现有技术有了较大改善：如C的含量在距毛坯表面为毛坯断面宽度的二分之一和四分之一处，C的含量差值可缩小至0.002-0.015%，而拉速降低后并不影响齿轮毛坯的表面成形质量，即以上设置有利于均匀齿轮的力学性能。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明，但是本发明的结构不仅限于以下实施例。
实施例1：
一种采用铸坯的齿轮生产工艺，包括顺序进行的铸坯、切削加工、热处理、精切削和磨削加工，所述铸坯的原料为20CrMnTiH，铸坯过程采用连铸机，所述连铸机的拉速为0.6-0.72m/min，所述热处理包括将切削加工得到的毛坯加热至600-920℃进行渗碳处理，且渗碳处理中以上温度保持时间不少于3h，所述加热为分段加热，分别为第一阶段的持续时间为20-30min的600-870℃预热、第二阶段的1.5-2h的870-920℃渗碳、第三阶段1-1.2h的870-900℃扩散、第四阶段的缓冷，毛坯缓冷到500-600℃时进行淬火、对淬火后的毛坯加热至170-200℃并保温不少于3h进行回火。
本发明提供的环规制造方法工艺简单，热处理和渗碳时间总和为现有技术的70-80%，同时最后齿轮产品的金相组织晶粒得到了细化，齿轮产品马氏体组织金相等级为3，相较于现有技术采用本材料得到的齿轮马氏体组织金相等级下降了2-3个等级，同时，通过以上热处理工艺，得到的齿轮表面硬度保持在59-60HRC上，心部硬度等级保持在35-36HRC上，表层硬化层厚度为1.3-1.4mm。以上产品齿轮参数使得齿轮在使用过程中表面硬化层不易脱离、齿轮抗冲击能力、耐磨性和强度适宜，齿轮的使用寿命为同等采用现有热处理工艺得到的齿轮的5-7倍。
本发明中通过对连铸机拉速的控制，相较于现有技术拉速降约为0.06m/min，但铸坯得到的齿轮毛坯在任意断面上Cr、Mn、C等的成分分布较现有技术有了较大改善：如C的含量在距毛坯表面为毛坯断面宽度的二分之一和四分之一处，C的含量差值可缩小至0.002-0.015%，而拉速降低后并不影响齿轮毛坯的表面成形质量，即以上设置有利于均匀齿轮的力学性能。
实施例2：
本实施例在实施例1的基础上作进一步限定，为消除切削加工之间工艺路线中机械设备或环境对毛坯造成的油污污染，避免油污影响热处理效果，所述切削加工与热处理之间还包括除油清洗步骤。
为取得良好的除油清洗效果和清洗效率，所述除油清洗步骤为采用温度为50-65℃的除油清洗剂对毛坯不少于30min的浸泡处理。
为进一步增强产品的表面质量，所述热处理与精切削之间还包括不少于15min的喷丸处理。
为防止冷却过程中氧化性气体等对毛坯的表面造成影响，所述缓冷为炉冷。进一步的，所述淬火为油冷，且油温保持在80-120℃范围内。
为避免回火效果受其他因数的影响，所述油冷与回火步骤之间还包括清洗步骤。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的技术方案下得出的其他实施方式，均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种采用铸坯的齿轮生产工艺，包括顺序进行的铸坯、切削加工、热处理、精切削和磨削加工，其特征在于，所述铸坯的原料为20CrMnTiH，铸坯过程采用连铸机，所述连铸机的拉速为0.6-0.72m/min，所述热处理包括将切削加工得到的毛坯加热至600-920℃进行渗碳处理，且渗碳处理中以上温度保持时间不少于3h，所述加热为分段加热，分别为第一阶段的持续时间为20-30min的600-870℃预热、第二阶段的1.5-2h的870-920℃渗碳、第三阶段1-1.2h的870-900℃扩散、第四阶段的缓冷，毛坯缓冷到500-600℃时进行淬火、对淬火后的毛坯加热至170-200℃并保温不少于3h进行回火。
2.根据权利要求1所述的一种采用铸坯的齿轮生产工艺，其特征在于，所述切削加工与热处理之间还包括除油清洗步骤。
3.根据权利要求2所述的一种采用铸坯的齿轮生产工艺，其特征在于，所述除油清洗步骤为采用温度为50-65℃的除油清洗剂对毛坯不少于30min的浸泡处理。
4.根据权利要求1所述的一种采用铸坯的齿轮生产工艺，其特征在于，所述热处理与精切削之间还包括不少于15min的喷丸处理。
5.根据权利要求1所述的一种采用铸坯的齿轮生产工艺，其特征在于，所述缓冷为炉冷。
6.根据权利要求1所述的一种采用铸坯的齿轮生产工艺，其特征在于，所述淬火为油冷，且油温保持在80-120℃范围内。
7.根据权利要求6所述的一种采用铸坯的齿轮生产工艺，其特征在于，所述油冷与回火步骤之间还包括清洗步骤。
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