CN104128770A - 一种有利于提高生产效率和降低偏析度的齿轮生产工艺 - Google Patents

一种有利于提高生产效率和降低偏析度的齿轮生产工艺 Download PDF

Info

Publication number
CN104128770A
CN104128770A CN201410354501.XA CN201410354501A CN104128770A CN 104128770 A CN104128770 A CN 104128770A CN 201410354501 A CN201410354501 A CN 201410354501A CN 104128770 A CN104128770 A CN 104128770A
Authority
CN
China
Prior art keywords
gear
conducive
gear production
stage
production technique
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201410354501.XA
Other languages
English (en)
Inventor
吴光武
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Chengdu Hengtong Zhaoye Precision Machinery Co Ltd
Original Assignee
Chengdu Hengtong Zhaoye Precision Machinery Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Chengdu Hengtong Zhaoye Precision Machinery Co Ltd filed Critical Chengdu Hengtong Zhaoye Precision Machinery Co Ltd
Priority to CN201410354501.XA priority Critical patent/CN104128770A/zh
Publication of CN104128770A publication Critical patent/CN104128770A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
    • B23P15/00—Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass
    • B23P15/14—Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass gear parts, e.g. gear wheels
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/10—Supplying or treating molten metal
    • B22D11/11—Treating the molten metal
    • B22D11/114—Treating the molten metal by using agitating or vibrating means
    • B22D11/115—Treating the molten metal by using agitating or vibrating means by using magnetic fields
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/32—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for gear wheels, worm wheels, or the like
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C8/00—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
    • C23C8/06—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases
    • C23C8/08—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases only one element being applied
    • C23C8/20—Carburising
    • C23C8/22—Carburising of ferrous surfaces
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23F—NON-MECHANICAL REMOVAL OF METALLIC MATERIAL FROM SURFACE; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL; MULTI-STEP PROCESSES FOR SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL INVOLVING AT LEAST ONE PROCESS PROVIDED FOR IN CLASS C23 AND AT LEAST ONE PROCESS COVERED BY SUBCLASS C21D OR C22F OR CLASS C25
    • C23F17/00—Multi-step processes for surface treatment of metallic material involving at least one process provided for in class C23 and at least one process covered by subclass C21D or C22F or class C25

Abstract

本发明公开了一种有利于提高生产效率和降低偏析度的齿轮生产工艺，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，所述铸坯采用结晶器电磁搅拌，所述电磁搅拌的电流为400A，频率为2.5Hz，热处理包括将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。本工艺步骤简单，产品成分均匀，工艺时间短。

Description

一种有利于提高生产效率和降低偏析度的齿轮生产工艺
技术领域
本发明涉及用于转矩传递的传动部件制造工艺，特别是涉及一种有利于提高生产效率和降低偏析度的齿轮生产工艺。
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，通过采用铸坯的方式得到齿轮毛坯虽然高效，但齿条和齿面上C含量差异较大，影响齿轮寿命进一步提高。
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，通过采用铸坯的方式得到齿轮毛坯虽然高效，但齿条和齿面上C含量差异较大，影响齿轮寿命进一步提高的问题，本发明提供了一种有利于提高生产效率和降低偏析度的齿轮生产工艺。
针对上述问题，本发明提供的一种有利于提高生产效率和降低偏析度的齿轮生产工艺通过以下技术要点来达到发明目的：一种有利于提高生产效率和降低偏析度的齿轮生产工艺，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，所述铸坯采用结晶器电磁搅拌，所述电磁搅拌的电流为400A，频率为2.5Hz，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、铸坯过程中采用的结晶器电磁搅拌，搅拌器激发的交变磁场渗透到铸坯的钢水内，就在其中感应起电流，该感应电流与当地磁场相互作用产生电磁力，作用在钢水体积元上，从而能推动钢水运动。电磁搅拌的参数选择使得得到的齿轮毛坯中Cr、Mn、C的偏析度分别在0.05、0.05和0.085左右，相较于现有技术普遍采用的电磁搅拌，Cr、Mn、C的偏析度下降值分别为0.035、0.02和0.035左右，即以上工艺参数的选择均匀了齿轮毛坯中各组分的分布，有利于齿轮同一工作面上力学性能和耐磨性的统一性，利于齿轮的寿命。
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：
一种有利于提高生产效率和降低偏析度的齿轮生产工艺，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，所述铸坯采用结晶器电磁搅拌，所述电磁搅拌的电流为400A，频率为2.5Hz，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。
铸坯过程中采用的结晶器电磁搅拌，搅拌器激发的交变磁场渗透到铸坯的钢水内，就在其中感应起电流，该感应电流与当地磁场相互作用产生电磁力，作用在钢水体积元上，从而能推动钢水运动。电磁搅拌的参数选择使得得到的齿轮毛坯中Cr、Mn、C的偏析度分别在0.05、0.05和0.085左右，相较于现有技术普遍采用的电磁搅拌，Cr、Mn、C的偏析度下降值分别为0.035、0.02和0.035左右，即以上工艺参数的选择均匀了齿轮毛坯中各组分的分布，有利于齿轮同一工作面上力学性能和耐磨性的统一性，利于齿轮的寿命。
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)

1.一种有利于提高生产效率和降低偏析度的齿轮生产工艺，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，所述铸坯采用结晶器电磁搅拌，所述电磁搅拌的电流为400A，频率为2.5Hz，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所述的一种有利于提高生产效率和降低偏析度的齿轮生产工艺，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所述的一种有利于提高生产效率和降低偏析度的齿轮生产工艺，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所述的一种有利于提高生产效率和降低偏析度的齿轮生产工艺，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所述的一种有利于提高生产效率和降低偏析度的齿轮生产工艺，其特征在于，所述缓冷为炉冷。
6.根据权利要求1所述的一种有利于提高生产效率和降低偏析度的齿轮生产工艺，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所述的一种有利于提高生产效率和降低偏析度的齿轮生产工艺，其特征在于，所述油冷与回火步骤之间还包括清洗步骤。
CN201410354501.XA 2014-07-24 2014-07-24 一种有利于提高生产效率和降低偏析度的齿轮生产工艺 Pending CN104128770A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410354501.XA CN104128770A (zh) 2014-07-24 2014-07-24 一种有利于提高生产效率和降低偏析度的齿轮生产工艺

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410354501.XA CN104128770A (zh) 2014-07-24 2014-07-24 一种有利于提高生产效率和降低偏析度的齿轮生产工艺

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN104128770A true CN104128770A (zh) 2014-11-05

Family

ID=51801764

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201410354501.XA Pending CN104128770A (zh) 2014-07-24 2014-07-24 一种有利于提高生产效率和降低偏析度的齿轮生产工艺

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN104128770A (zh)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4761867A (en) * 1987-02-12 1988-08-09 Eaton Corporation Method for producing ring gears for heavy-duty drive axles
CN1517174A (zh) * 2003-01-17 2004-08-04 谢智庆 具有90至180齿棘轮的制造方法及其制出的棘轮
CN102501035A (zh) * 2011-10-12 2012-06-20 南京金鑫传动设备有限公司 一种中硬齿面齿轮开齿调质的加工方法
CN102776470A (zh) * 2012-07-09 2012-11-14 陈曦 用于机械零件的表面化学热处理的方法及其所用设备
CN103273285A (zh) * 2013-05-29 2013-09-04 宁波东湖液压传动有限公司 一种内齿圈的加工方法
CN103286533A (zh) * 2013-05-28 2013-09-11 重庆市首业机械制造有限公司 后桥主动锥齿轮加工工艺

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4761867A (en) * 1987-02-12 1988-08-09 Eaton Corporation Method for producing ring gears for heavy-duty drive axles
CN1517174A (zh) * 2003-01-17 2004-08-04 谢智庆 具有90至180齿棘轮的制造方法及其制出的棘轮
CN102501035A (zh) * 2011-10-12 2012-06-20 南京金鑫传动设备有限公司 一种中硬齿面齿轮开齿调质的加工方法
CN102776470A (zh) * 2012-07-09 2012-11-14 陈曦 用于机械零件的表面化学热处理的方法及其所用设备
CN103286533A (zh) * 2013-05-28 2013-09-11 重庆市首业机械制造有限公司 后桥主动锥齿轮加工工艺
CN103273285A (zh) * 2013-05-29 2013-09-04 宁波东湖液压传动有限公司 一种内齿圈的加工方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
许伟阳: "连铸齿轮钢矩形坯碳"锭型"偏析的形成与控制", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库工程科技Ⅰ辑》 *
高永强: "汽车后桥齿轮渗碳工艺", 《金属加工》 *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104120341A (zh) 一种轧制极薄材料的Cr5型锻钢工作辊及其制备方法
CN102618817A (zh) 用20CrMnTi钢加工成汽车变速箱零件的工艺
CN104024444B (zh) 钢制部件的制造方法
CN103352112B (zh) 一种提高喷射成型高速钢铣刀寿命的深冷工艺
CN105586599A (zh) 一种变速箱齿轮渗碳淬火的热处理方法
CN102796965A (zh) 一种轧机支承辊钢材及其热处理工艺
CN105385832A (zh) 铝合金轧机工作轧辊的表淬和调质联合热处理工艺
CN104195452A (zh) 一种驱动齿轮及其制备方法
CN108098062B (zh) 一种钢轨锯切机用金刚石锯片及其生产工艺
CN104451437A (zh) 一种高性能大型冷轧辊的制备方法
CN101974676A (zh) 防断转向节销及其热处理方法
CN102876981A (zh) 一种具有硬化表面层的中低碳铬硅锰马氏体铸钢的制备方法
CN104128766A (zh) 一种采用铸坯的齿轮生产工艺
CN104120342A (zh) 一种轧辊及其制备方法
CN104117830A (zh) 一种有利于齿轮表面质量和偏析度的齿轮生产工艺
CN104128767A (zh) 一种有利于提高生产效率和产品质量的齿轮生产工艺
CN103215427A (zh) 轴承钢制量块热处理工艺
CN102732710B (zh) 一种大厚度钢板热处理方法
CN104128770A (zh) 一种有利于提高生产效率和降低偏析度的齿轮生产工艺
CN104128775A (zh) 一种便于提高生产效率和产品质量的齿轮生产工艺
CN104328250A (zh) 一种轴承钢热处理工艺
CN106311797B (zh) 一种齿轮钢无缝管的制备工艺
CN104439993A (zh) 一种齿轮铸造生产工艺
CN104128772A (zh) 一种便于提高生产效率和降低偏析度的齿轮生产工艺
CN104117831A (zh) 一种利于提高加工效率和防止成分偏析的齿轮生产工艺

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20141105

RJ01 Rejection of invention patent application after publication