CN104195549A - 履带车辆主动轮齿圈齿面强化方法 - Google Patents

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本发明涉及一种履带车辆主动轮齿圈齿面强化方法，有效解决了主动轮齿圈齿面耐磨性不足的问题。针对锻造42CrMo主动轮齿圈，采用激光熔覆制造技术，在齿面啮合部位形成3mm层深的强化层，强化层为由和基体接触的打底层与齿面强化层构成的双层结构，厚度为2.2-2.5mm，齿面强化层的熔覆用合金粉末为T15高速钢合金粉添加0.2％-0.3％稀土元素的T15高速钢稀土改性粉，打底层厚度为0.5-0.8mm，所用的熔覆用合金粉末为507Mo和上述T15高速钢稀土改性粉的混合物，二者的质量混合比例为3∶7。使用本发明激光熔覆强化后的主动轮齿圈，经6000公里试车考核，使用寿命是原中频感应淬火工艺的1.5-2倍。

Description

履带车辆主动轮齿圈齿面强化方法
技术领域：
本发明涉及一种零件表面强化的方法，具体涉及一种履带车辆主动轮齿圈齿面强化方法。
背景技术：
履带式坦克装甲车辆主动轮齿圈材质为42CrMo，锻造成型，安装在坦克后传动轴上，通过与履带端联器的稳定啮合驱动车辆运动，由于行车路况恶劣，齿圈齿面受到滑动、冲击等多种形式的交变磨损，受力复杂。目前主动轮齿圈主要采用齿面中频感应淬火的热处理工艺，热处理后，齿面不同位置淬火层深分布不均，通常在3～6mm左右，硬度51～54HRC。坦克经6000公里跑车试验后，主动轮齿圈齿面磨损严重，磨损量在10mm以上。主动轮齿圈磨损量大，导致履带跳动增大，降低了车辆传动效率和行驶稳定性，也恶化了诸如履带销耳胶、负重轮橡胶等其他行动系统零部件的服役状况，增加了整车全寿命维护的费用。因此，提升履带式坦克装甲车辆主动轮齿圈齿面的耐磨性是一项亟待解决的关键技术问题。
发明内容：
本发明应用了材料表面改性技术，采用激光熔覆的方法，通过合理设计熔覆层和优化熔覆工艺参数，在主动轮齿圈齿面啮合部位形成了3mm层深的T15高速钢强化层，其中硬度不低于HRC60的层深达2.4mm。有效解决了主动轮齿圈齿面耐磨性不足的问题。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种履带车辆主动轮齿圈齿面强化方法，针对锻造42CrMo主动轮齿圈，采用激光熔覆制造技术，在齿面啮合部位形成3mm层深的强化层，强化层为由和基体接触的打底层与齿面强化层构成的双层结构，厚度为2.2-2.5mm，齿面强化层的熔覆用合金粉末为T15高速钢合金粉添加0.2％-0.3％稀土元素的T15高速钢稀土改性粉，打底层厚度为0.5-0.8mm，所用的熔覆用合金粉末为507Mo和上述T15高速钢稀土改性粉的混合物，二者的质量混合比例为3∶7，具体步骤如下：
1)调质状态下粗加工齿圈，去掉齿面3mm母材，对加工齿面探伤，确保无裂纹、砂眼等缺陷；
2)配制T15高速钢稀土改性粉以及507Mo∶T15高速钢稀土改性粉＝3∶7的混合粉；
3)首先对齿面进行507Mo∶T15高速钢稀土改性粉＝3∶7的混合粉打底层熔覆，由齿顶位置逐道向下熔覆，形成一层0.5-0.8mm厚的打底层；
4)打底层成形后，换用T15高速钢稀土改性粉进行齿面强化层的熔覆2.2-2.5mm层深的量；
5)最后对熔覆成形后的主动轮齿圈，整体进行去应力退火处理，200℃保温2小时，随炉冷却。
熔覆前使T15高速钢稀土改性粉以及507Mo∶T15高速钢稀土改性粉＝3∶7的混合粉的粉末颗粒进行均匀混合，并在真空干燥箱中80℃干燥12h。
齿面强化层共熔覆5～6层。
激光熔覆时的工艺参数如下：
使用本发明激光熔覆强化后的履带车辆主动轮齿圈，经6000公里试车考核，使用寿命是原中频感应淬火工艺的1.5-2倍。
附图说明：
图1为履带车辆主动轮齿圈齿面强化示意图。
具体实施方式：
一种履带车辆主动轮齿圈齿面强化的工艺方法，针对锻造42CrMo主动轮齿圈，采用激光熔覆制造技术，在齿面啮合部位形成了3mm层深的强化层，在熔覆用合金粉末的选取上，为了改善T15高速钢合金粉熔覆过程开裂的问题，同时增加工艺稳定性，熔覆用合金粉末采用了在原T15高速钢合金粉的基础上添加了0.2％-0.3％的稀土元素，形成T15高速钢稀土改性粉。在强化层设计上，考虑到硬度梯度的过渡匹配，采用了双层设计的方案，和基体接触的打底层采用507Mo∶T15高速钢稀土改性粉＝3∶7的混合粉，厚度0.5-0.8mm，硬度HRC54-57；齿面强化层采用T15高速钢稀土改性粉，厚度2.2-2.5mm，硬度HRC60-62。激光熔覆过程中具体工艺参数见表1.
表1 主动轮齿圈齿面强化激光熔覆工艺参数
实施例：
主动轮齿圈齿面强化工艺过程分以下六个步骤实施：
(1)调质状态粗加工齿圈，在数控铣床上加工去掉齿面3mm母材，对加工齿面探伤，确保无裂纹、砂眼等缺陷；
(2)配制T15高速钢稀土改性粉以及507Mo∶T15高速钢稀土改性粉＝3∶7的混合粉。熔覆前采用高速震动球磨机对熔覆用合金粉末进行高速球磨20min，使粉末颗粒混合均匀，并在真空干燥箱中80℃干燥12h。
(3)按照表1的工艺参数，首先对齿面进行507Mo∶T15高速钢稀土改性粉＝3∶7的混合粉打底层熔覆，由齿顶位置逐道向下熔覆，形成一层0.6mm厚的打底层。
(4)打底层成形后，换用T15高速钢稀土改性粉，按照表1的工艺参数，进行强化层的熔覆，强化层共熔覆5～6层，约2.4mm层深的量。
(5)最后对熔覆成形后的主动轮齿圈(见图1)，整体进行去应力退火处理，200℃保温2小时，随炉冷却。
(6)按照设计图纸装配尺寸要求，对主动轮齿圈熔覆齿面进行机械打磨，至满足装车要求。

Claims (4)

1.一种履带车辆主动轮齿圈齿面强化方法，针对锻造42CrMo主动轮齿圈，其特征是：采用激光熔覆制造技术，在齿面啮合部位形成3mm层深的强化层，强化层为由和基体接触的打底层与齿面强化层构成的双层结构，厚度为2.2-2.5mm，齿面强化层的熔覆用合金粉末为T15高速钢合金粉添加0.2％-0.3％稀土元素的T15高速钢稀土改性粉，打底层厚度为0.5-0.8mm，所用的熔覆用合金粉末为507Mo和上述T15高速钢稀土改性粉的混合物，二者的质量混合比例为3∶7，具体步骤如下：
1)调质状态下粗加工齿圈，去掉齿面3mm母材，对加工齿面探伤，确保无裂纹、砂眼等缺陷；
2)配制T15高速钢稀土改性粉以及507Mo∶T15高速钢稀土改性粉＝3∶7的混合粉；
3)首先对齿面进行507Mo∶T15高速钢稀土改性粉＝3∶7的混合粉打底层熔覆，由齿顶位置逐道向下熔覆，形成一层0.5-0.8mm厚的打底层；
4)打底层成形后，换用T15高速钢稀土改性粉进行齿面强化层的熔覆2.2-2.5mm层深的量；
5)最后对熔覆成形后的主动轮齿圈，整体进行去应力退火处理，200℃保温2小时，随炉冷却。
2.根据权利要求1所述的一种履带车辆主动轮齿圈齿面强化方法，其特征是：熔覆前使T15高速钢稀土改性粉以及507Mo∶T15高速钢稀土改性粉＝3∶7的混合粉的粉末颗粒进行均匀混合，并在真空干燥箱中80℃干燥12h。
3.根据权利要求1或2所述的一种履带车辆主动轮齿圈齿面强化方法，其特征是：齿面强化层共熔覆5～6层。
4.根据权利要求3所述的一种履带车辆主动轮齿圈齿面强化方法，其特征是：激光熔覆时的工艺参数如下：
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