CN105196011A - 一种在低温环境下工作齿轮的加工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种在低温环境下工作齿轮的加工方法，包括以下步骤：备料→粗车→正火→精车→滚齿→钳→渗碳淬火→深冷循环处理→内外磨→磨齿→检验→入库待装配，同时选用12CrNi3为齿轮材料。由于在渗碳淬火工序之后增加一道深冷循环处理工序，从而使所加工出的零件在温度变化的情况下变形极小，不会因环境变化导致干涉或卡死，产品而耐磨，使用寿命长，能满足齿轮在温度较低等复杂工作环境下工作。

Description

一种在低温环境下工作齿轮的加工方法
技术领域
本发明涉及一种在低温环境下工作齿轮的加工方法，属于机械加工技术领域。
背景技术
随着工业的发展，对一些在极端环境下工作的设施或设备的环境适应要求很高，齿轮作为其基础的传动部件，大量被应用。而一些传动精度要求高的传动装置，齿轮啮合齿侧间隙较小，受环境变化热胀冷缩的影响，很容易出现卡死现象，而受环境限制其维修成本较高。
常规齿轮的加工采用的是20CrMnTi的材料，采用渗碳淬火的方式，其工艺方法通常为：备料→粗车→正火→精车→滚齿→钳→渗碳淬火→内外磨→磨齿→检验→入库。采用该工艺方法生产的齿轮部件应用在极端环境下，容易受加工误差的影响，装配前需要测量，选配适合的公差带进行装配，装配效率低，成本也高，还要控制齿轮在使用过程中因温度变化产生的变形量，导致装配难度大，且装配后的变形量难以控制。
发明内容
本发明的目的是：提供一种在低温环境下工作齿轮的加工方法，该方法在渗碳淬火后增加深冷循环处理工序，解决因温度变化导致齿轮热胀冷缩而卡死的问题，同时渗碳处理后能提高齿轮使用寿命。
本发明的技术方案：一种在低温环境下工作齿轮的加工方法，包括以下步骤：
（1）粗加工：下料后进行粗车加工，将齿轮的外形加工成形，预留1～1.5mm的精加工余量；
（2）正火处理：将齿轮放入正火炉中，加热至910℃～940℃，保温3小时后空冷；正火能细化晶粒、使组织均匀性，为渗碳淬火提供良好的组织条件，还能改善材料的切削性能；
（3）精加工：将齿轮外形加工至图尺寸，需要精加工的内孔和配合面预留0.15～0.2mm加工余量；
（4）滚齿：采用滚齿工艺将齿轮的轮齿加工成型，并为后续的磨齿加工预留0.2～0.25mm磨削余量；
（5）渗碳：将齿轮放入渗碳炉中，加热炉内升温至900℃～930℃，通入丙烷，保温3小时，然后通过淬火油冷却后采用160℃～180℃回火处理，控制表面硬度在HRC60～62，有效渗碳层深达0.7～0.9mm；
（6）深冷循环处理：是将渗碳处理工序处理后的齿轮放入深冷设备中以每分钟降2℃的冷却速率降温至-60℃～-100℃，保温2小时后把齿轮从深冷设备中取出，放入至烘箱中加热至140℃～160℃，保温1小时后空冷至常温，再放入到深冷设备中以每分钟降2℃的冷却速率降温至-60℃～-100℃，保温2小时后，把齿轮从深冷设备中取出，放入至烘箱中加热至140℃～160℃，保温1小时后空冷至常温；
（7）磨齿：将齿轮磨削至最终要求精度；
（8）检验及入库：按图纸要求检验，合格的齿轮油封包装后入库处理。
上述方法中，选用12CrNi3为齿轮材料，该材料属于高级渗碳用合金钢，淬透性好，淬火低温回火后能获得较高的表面硬度，良好的塑性和机械性能，同时淬火后组织均匀，得到晶粒细小的马氏体组织，组织中间会残余少量的残余奥氏体，残余奥氏体是一种亚稳定组织，在受温度和外部环境的变化时不稳定，会产生转变，从而导致零件发生微量变形，淬火后深冷循环处理，可以将内部存在的残余奥氏体转变，使零件在后续加中和使用尺寸更加稳定，受环境的影响的变形极小，有效的控制了热处理变形和热处理后零件加工尺寸稳定性。
由于采用了上述技术方案，本发明的优点在于：采用本发明的工艺方法所加工出的齿轮在温度变化的情况下变形极小，不仅使齿轮装配过程变得简单，而且齿轮不会因环境变化而产生干涉或卡死的现象，产品经久耐磨，使用寿命长，能满足齿轮在温度较低等复杂工作环境下工作。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明。
本发明的实施例：本发明选用12CrNi3作为齿轮材料，并采用以下步骤进行加工：
（1）粗加工：下料后进行粗车加工，将齿轮的外形加工成形，预留1～1.5mm的精加工余量；
（2）正火处理：将齿轮放入正火炉中，加热至910℃～940℃，保温3小时后空冷；
（3）精加工：将齿轮外形加工至图尺寸，需要精加工的内孔和配合面预留0.15～0.2mm加工余量；
（4）滚齿：采用滚齿工艺将齿轮的轮齿加工成型，并为后续的磨齿加工预留0.2～0.25mm磨削余量；
（5）渗碳：将齿轮放入渗碳炉中，加热炉内升温至900℃～930℃，通入丙烷，保温3小时，然后通过淬火油冷却后采用160℃～180℃回火处理，控制表面硬度在HRC60～62，有效渗碳层深达0.7～0.9mm；
（6）深冷循环处理：是将渗碳处理工序处理后的齿轮放入深冷设备中以每分钟降2℃的冷却速率降温至-60℃～-100℃，保温2小时后把齿轮从深冷设备中取出，放入至烘箱中加热至140℃～160℃，保温1小时后空冷至常温，再放入到深冷设备中以每分钟降2℃的冷却速率降温至-60℃～-100℃，保温2小时后，把齿轮从深冷设备中取出，放入至烘箱中加热至140℃～160℃，保温1小时后空冷至常温；
（7）磨齿：将齿轮磨削至最终要求精度；
（8）检验及入库：按图纸要求检验，合格的齿轮油封包装后入库处理。

Claims (2)

1.一种在低温环境下工作齿轮的加工方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）粗加工：下料后进行粗车加工，将齿轮的外形加工成形，预留1～1.5mm的精加工余量；
（2）正火处理：将齿轮放入正火炉中，加热至910℃～940℃，保温3小时后空冷；
（3）精加工：将齿轮外形加工至图尺寸，需要精加工的内孔和配合面预留0.15～0.2mm加工余量；
（4）滚齿：采用滚齿工艺将齿轮的轮齿加工成型，并为后续的磨齿加工预留0.2～0.25mm磨削余量；
（5）渗碳：将齿轮放入渗碳炉中，加热炉内升温至900℃～930℃，通入丙烷，保温3小时，然后通过淬火油冷却后采用160℃～180℃回火处理，控制表面硬度在HRC60～62，有效渗碳层深达0.7～0.9mm；
（6）深冷循环处理：是将渗碳处理工序处理后的齿轮放入深冷设备中以每分钟降2℃的冷却速率降温至-60℃～-100℃，保温2小时后把齿轮从深冷设备中取出，放入至烘箱中加热至140℃～160℃，保温1小时后空冷至常温，再放入到深冷设备中以每分钟降2℃的冷却速率降温至-60℃～-100℃，保温2小时后，把齿轮从深冷设备中取出，放入至烘箱中加热至140℃～160℃，保温1小时后空冷至常温；
（7）磨齿：将齿轮磨削至最终要求精度；
（8）检验及入库：按图纸要求检验，合格的齿轮油封包装后入库处理。
2.根据权利要求1所述的在低温环境下工作齿轮的加工方法，其特征在于：选用12CrNi3为齿轮材料。
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