CN104846157B - 一种高精高速重载齿轮盐浴淬火的回火工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种齿轮的回火工艺，尤其是一种高精高速重载齿轮盐浴淬火的新型回火工艺，包括如下工艺步骤：齿轮工件在加热炉内进行奥氏体化加热保温，奥氏体化保温温度为830℃；保温时间满足每100mm壁厚或直径保温2小时的条件后快速转移至盐浴槽进行淬火冷却；冷却至齿轮工件内部温度170℃时转移至风冷台风冷，完成分级淬火工艺；风冷清洗完毕进入盐浴槽回火，回火保温一定时间，齿轮热处理工序完成。本发明的有益效果是：回火均匀性好；盐浴回火时间仅为电炉回火的50％，生产周期以及加热成本降低50％；盐浴回火后的齿轮工件组织、硬度以及变形效果与电炉回火相同；盐浴淬火介质，不结块，永久保温，盐浴淬火后再利用该闲置热源回火可以节能增效。

Description

一种高精高速重载齿轮盐浴淬火的回火工艺
技术领域
本发明涉及一种齿轮的回火工艺，尤其是一种高精高速重载齿轮盐浴淬火的回火工艺。
背景技术
高精高速重载齿轮渗碳件，主要采用18CrNiMo7-6材质，淬火后必须进行170～200℃去应力工艺，以减小内应力，提高齿轮的强度和塑性。对于50％KNO3+50％NaNO2配方的低温盐浴淬火介质而言，国内外常规低温回火均采用电炉加热，采用空气进行热传热，在电炉内传热以对流传热为主；工件在盐浴介质中加热时，以热传导为主，兼有辐射传热及对流传热。加热电炉在风扇强制气体循环的强迫流动条件下，与低温盐浴槽的电机搅拌产生的强迫流动相比，空气传热的传热系数约为盐浴传热的50％。
电炉加热，以空气作为热传导介质，风电重载齿轮的回火时间按照每毫米直径或厚度2.4min计算，即100毫米直径或厚度保温4小时，最短保温时间不小于2小时。对于50％KNO3+50％NaNO2配方的盐浴介质，其熔点140℃，使用温度在150～550℃，由于盐浴传导系数远大于空气介质，采用盐浴回火的保温时间大大缩短，按照JB/T6048-2004《金属制件在盐浴中的加热与冷却》，回火保温时间为100毫米直径或厚度保温1.945小时。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：基于上述问题，本发明提供一种高精高速重载齿轮盐浴淬火的回火工艺，有效利用盐浴的热源，省略电炉加热成本，保证回火质量。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种高精高速重载齿轮盐浴淬火的回火工艺，包括如下工艺步骤：
A.齿轮工件在加热炉(3)内进行奥氏体化加热保温，奥氏体化保温温度为830℃；
B.保温时间满足每100mm壁厚或直径保温2小时的条件后快速转移至盐浴槽(1)进行淬火冷却；
C.冷却至齿轮工件内部温度170℃时转移至风冷台(2)风冷，完成分级淬火工艺；
D.风冷清洗完毕进入盐浴槽(1)回火，具体步骤为：
a.生产前准备，检查盐浴槽(1)的仪表、设备是否正常，热电偶是否正常，温度显示是否正常；
b.将盐浴淬火后的齿轮冷却至50℃时，重新吊装入刚淬火后的盐浴槽(1)内，齿轮工件在盐浴槽(1)内高度不应超过有效液面高度；
c.齿轮工件在低温盐浴槽(1)内的保温时间按照每毫米直径或厚度1.167min计算；
d.开启盐浴槽(1)的风冷装置，控制盐浴温度在170℃；
e.按照工艺在盐浴槽(1)内保温要求时间保温后，将齿轮工件吊出盐浴槽(1)，在盐浴槽(1)上方，空气沥盐5分钟；
f.沥盐完成后，将齿轮工件置于空气中冷却至100℃，采用红外检测仪检测齿轮齿根位置温度来监控冷却时间；
g.齿轮工件冷却至100℃时，将工件吊入50℃的水槽内清洗齿轮工件表面的残盐，根据装炉量，清洗时间在10～20min；
h.清洗完毕，将齿轮工件置于空气中干燥即可；
i.冷至室温后，对齿轮工件进行组织、硬度及变形的检测。
本发明的有益效果是：
1.液态介质与齿轮工件接触率为100％，不存在死角，回火均匀性好；
2.由于盐浴介质传热系数远大于空气，相同齿轮工件，盐浴回火时间仅为电炉回火的50％，生产周期以及加热成本降低50％；
3.低温盐浴槽配置环型空气冷却管道，配备±5℃精度的低温热电偶，盐浴控温精度高，远高于台车式电炉的±10℃控温精度；
4.盐浴回火后的齿轮工件组织、硬度以及变形效果与电炉回火相同；
5.盐浴淬火介质，不结块，永久保温，盐浴淬火后再利用该闲置热源回火可以节能增效。
附图说明
下面结合附图实施例对本发明进一步说明。
图1是常规齿轮低温回火工艺的流程图。
图2是本发明的流程图。
图中：1.盐浴槽，2.风冷台，3.加热炉，4.电炉。
具体实施方式
现在结合具体实施例对本发明作进一步说明，以下实施例旨在说明本发明而不是对本发明的进一步限定。
如图1所示，常规齿轮的低温回火工艺，具体步骤如下：
a.齿轮工件在加热炉3进行奥氏体化加热保温；
b.保温时间满足工艺要求快速转移至盐浴槽1进行淬火冷却；
c.冷却至零件内部温度170℃时转移至风冷台2风冷，完成分级淬火工艺；
d.风冷清洗后，进入电炉4进行电加热时低温回火去应力。
e.电炉4回火完毕，齿轮热处理工序完成。
如图2所示，一种高精高速重载齿轮盐浴淬火的型回火工艺，包括如下工艺步骤：
A.齿轮工件在加热炉3内进行奥氏体化加热保温；
B.保温时间满足工艺要求每100mm壁厚或直径保温2小时的条件后快速转移至盐浴槽1进行淬火冷却；
C.冷却至齿轮工件内部温度170℃时转移至风冷台2风冷，完成分级淬火工艺；
D.风冷清洗完毕进入盐浴槽1回火，具体步骤为：
生产前准备，检查盐浴槽1的仪表、设备是否正常，热电偶是否正常，温度显示是否正常；将盐浴淬火后的齿轮冷却至50℃时，重新吊装入刚淬火后的盐浴槽1内，齿轮工件在盐浴槽1内高度不应超过有效液面高度；齿轮工件在低温盐浴槽1内的保温时间按照每毫米直径或厚度1.167min计算；开启盐浴槽1的风冷装置，控制盐浴温度在170℃；按照工艺在盐浴槽1内保温要求时间保温后，将齿轮工件吊出盐浴槽1，在盐浴槽1上方，空气沥盐5分钟；沥盐完成后，将齿轮工件置于空气中冷却至100℃，采用红外检测仪检测齿轮齿根位置温度来监控冷却时间；齿轮工件冷却至100℃时，将工件吊入50℃的水槽内清洗齿轮工件表面的残盐，根据装炉量，清洗时间在10～20min；清洗完毕，将齿轮工件置于空气中干燥即可；冷至室温后，对齿轮工件进行组织、硬度及变形的检测。
齿轮工件采用电炉4回火，回火温度一般为170～200℃，低温盐浴的使用温度为170℃，可以看出，盐浴的使用温度与齿轮低温回火温度重叠。
盐浴由于比热容大，其蓄热量大，当盐浴温度升高至最高值时，表明齿轮工件的散热与盐浴的吸热形成平衡，此时工件内部温度就是盐浴温度，齿轮工件淬火时工件温度与盐浴温度的变化关系如下表所示：
淬火冷却阶段点 盐浴温度/℃ 齿轮零件温度/℃
淬火入浴开始点 170 830
传热平衡点 185 185
盐浴淬火时，当盐浴温度达到最高值时，即可将齿轮工件置于风冷台2风冷，风冷至要求温度100℃后清洗零件表面的硝盐，此时盐浴的温度在185℃，处于170～200℃范围内，利用盐浴的热源刚好可以完成低温去应力工序，且利用盐浴的热源，可以省略电炉4加热成本。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (1)

1.一种高精高速重载齿轮盐浴淬火回火工艺，其特征在于：包括如下工艺步骤：
A.齿轮工件在加热炉(3)内进行奥氏体化加热保温，奥氏体化保温温度为830℃；
B.保温时间满足每100mm壁厚或直径保温2小时的条件后快速转移至盐浴槽(1)进行淬火冷却；
C.冷却至齿轮工件内部温度170℃时转移至风冷台(2)风冷，完成分级淬火工艺；
D.风冷清洗完毕进入盐浴槽(1)回火，回火的具体步骤为：
a.回火准备，检查盐浴槽(1)的仪表、设备是否正常，热电偶是否正常，温度显示是否正常；
b.将盐浴淬火后的齿轮冷却至50℃时，重新吊装入刚淬火后的盐浴槽(1)内，齿轮工件在盐浴槽(1)内高度不应超过有效液面高度；
c.齿轮工件在低温盐浴槽(1)内的保温时间按照每毫米直径或厚度1.167min计算；
d.开启盐浴槽(1)的风冷装置，控制盐浴温度在170℃；
e.按照工艺在盐浴槽(1)内保温要求时间保温后，将齿轮工件吊出盐浴槽(1)，在盐浴槽(1)上方，空气沥盐5分钟；
f.沥盐完成后，将齿轮工件置于空气中冷却至100℃，采用红外检测仪检测齿轮齿根位置温度来监控冷却时间；
g.齿轮工件冷却至100℃时，将工件吊入50℃的水槽内清洗齿轮工件表面的残盐，根据装炉量，清洗时间在10～20min；
h.清洗完毕，将齿轮工件置于空气中干燥即可；
i.冷至室温后，对齿轮工件进行组织、硬度及变形的检测。
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