CN105838851B - 一种汽车变速箱齿轮热处理工艺 - Google Patents

一种汽车变速箱齿轮热处理工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种汽车变速箱齿轮热处理工艺，包括热处理依赖的热处理容器、热处理液和热处理操作工艺步骤，所述热处理容器包括热处理箱槽、热处理箱槽温控装置、热处理液、补料装置、槽液观测传感器、油烟处理装置和热处理液循环装置，所述热处理液循环装置包括可调节的喷射热处理液的喷头，所述喷头能够向待处理汽车变速箱齿轮喷射热处理液，所述补料装置设置有配料。本发明能够完美控制热处理的各个工艺细节，能够实时调节更正实际热处理工艺与理想工艺之间的差值，热处理质量稳定，高效，节能，减少污染，促进环保，并能节省热处理成本。

Description

一种汽车变速箱齿轮热处理工艺
技术领域
本发明涉及齿轮热处理领域，具体涉及一种汽车变速箱齿轮热处理工艺。
背景技术
淬火是热处理工艺的一部分，把钢加热到相变温度以上，保温一定时间后，在冷却介质中快速冷却， 从而得到马氏体组织的工艺过程。淬火工序直接关系到工件的使用性能及寿命，而淬火介质的选用是提高工件质量的关键。淬火油是淬火用工艺用油，用做冷却介质，能减少工件的开裂和变形，增强工件的硬度。淬火油长期在高温和连续作业的苛刻条件下使用，要求油品具有良好的抗氧化、抗热分解和抗老化等性能，以保证油品的冷却性能和使用寿命。由于淬火油在长期使用过程中性能会发生变化，需要加入功能性复合剂来消除这些负面影响，中碳合金钢和低碳合金钢都是生产齿轮等高速重载零部件的主要材料，该类合金钢具有优良的塑性和韧性，但存在着硬度不高、耐磨性不强等缺点。目前，随着对工作环境的要求进一步提升，提高大型装备的工作寿命逐渐成为开发利用研究的主要方向。其中提高齿轮耐磨性和接触疲劳强度对高速重载装备的工作寿命意义重大。几十年来人们围绕着如何提高齿轮的耐磨性和接触疲劳强度的问题上做了很多的工作，而解决这一问题的根本原则可归结为两方面 ：即保证齿面硬度和渗碳层深度的同时保证齿轮心部的强韧性 ；保证齿轮表面组织晶粒细小，且残余奥氏体含量低，碳化物呈颗粒状且弥散分布，表面含碳量高重载齿轮冲击力强、承载大、安全性要求高，使用时除了应具有优良的耐磨性能，还应有较高的弯曲疲劳强度和接触疲劳强度，还要具有较高的抗过载和抗冲击能力。传统的渗碳淬火热处理工艺易产生应力大、晶粒粗大和脆性的缺陷，且生产周期长，耗能高，已不能满足关键件的性能要求。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的以上问题，提供一种汽车变速箱齿轮热处理工艺，本发明能够完美控制热处理的各个工艺细节，能够实时调节更正实际热处理工艺与理想工艺之间的差值，热处理质量稳定，高效，节能，减少污染，促进环保，并能节省热处理成本。
为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：
一种汽车变速箱齿轮热处理工艺，包括热处理依赖的热处理容器、热处理液和热处理操作工艺步骤，所述热处理容器包括热处理箱槽、热处理箱槽温控装置、热处理液、补料装置、槽液观测传感器、油烟处理装置和热处理液循环装置，所述热处理液循环装置包括依次连接的进液管路、电机泵、出液管路，所述出液管路设置有喷射热处理液的喷头，所述热处理箱槽温控装置设置有浸泡在热处理液中的电热器，所述热处理液内设置有配料，所述槽液观测传感器监测热处理箱槽内气体、热处理液的温度和配料实时浓度含量，所述补料装置设置有配料仓，所述配料仓设置有配料，并通过配料仓设置的阀门向热处理液中受控补充消耗掉的配料，所述热处理操作工艺步骤包括控制热处理液中的配料实时含量和温度在不同淬火时刻的理想工艺曲线。
进一步的，所述配料包括甲醇、乙醇、丙酮、甲酰胺、四氯化碳、氯化铵和稀土，适合渗碳或渗氮或碳氮共渗。
进一步的，所述配料中的甲醇、乙醇、丙酮、甲酰胺、四氯化碳、氯化铵和稀土的质量份数配比如下：
甲醇：15-20份；
乙醇：35-50份；
丙酮：3-5份；
甲酰胺：20-25份；
四氯化碳：3-5份；
氯化铵：15-20份；
稀土：1-2份。
进一步的，所述配料中的稀土为：镧(La）、铈(Ce）、镨(Pr）、钕(Nd）、钷(Pm）的氧化物或氯化物 。
进一步的，所述热处理操作工艺步骤包括以下具体步骤：
步骤1），设置并储存热处理液中的配料实时含量和温度在不同淬火时刻的理想工艺曲线；
步骤2），操作工将汽车变速箱齿轮置入料架，码放整齐；
步骤3），装有汽车变速箱齿轮的料架进入热处理箱槽；
步骤4），料架下降，与热处理液接触，进行淬火；
步骤5），油烟处理装置启动，排除并过滤烟尘；
步骤6），槽液观测传感器实施监控，槽液观测传感器与智能处理器连接，所述智能处理器根据槽液观测传感器获取的实时数据和理想热处理的温度和配料浓度，实时计算配料消耗情况及其与理想温度、浓度的差值，计算并控制加热器加热的模式和热处理液中的配料应该实时补充的量，并控制配料仓释放理论应该补充的配料数量；
步骤7），热处理液循环装置启动热处理液循环的循环和配料的补充，进行持续淬火；
步骤8），淬火工艺终了，取出已处理完的汽车变速箱齿轮料架，获取汽车变速箱齿轮淬火后的产品，槽液观测传感器获取的实时数据和理想热处理的温度和配料浓度，智能处理器根据槽液观测传感器的反馈，实时计算配料消耗情况及其与理想温度、浓度的差值，计算并控制加热器加热的模式和热处理液中的配料应该实时补充的量，将热处理箱槽内热处理参与工作的元器件和材料调节约束至理想淬火初始工作状态中，各装置停止工作，预备进行新一轮汽车变速箱齿轮的淬火。
进一步的，所述步骤2中的汽车变速箱齿轮已在870-880°C的稳定温度环境中停留了9-9.5小时的时间。
进一步的，所述步骤4中的料架下降，与热处理液接触是指料架下降，将料架和/或汽车变速箱齿轮浸泡到热处理液中进行淬火，所述喷头往料架周边喷射补充过配料的热处理液。
进一步的，所述步骤4中的料架下降，与热处理液接触是指料架下降，所述喷头往料架及料架内的汽车变速箱齿轮喷射补充过配料的热处理液，所述汽车变速箱齿轮淬火的方式为悬空喷淋淬火。
进一步的，所述配料中不能包括尿素、氨气和乙酰胺，避免高温分解生产刺激性氨气或有毒的CN+离子。
本发明的有益效果是:
1. 能够完美控制热处理的各个工艺细节，能够实时调节更正实际热处理工艺与理想工艺之间的差值，尤其适合渗透层需要控制在1.1-1.1mm之间的汽车变速箱齿轮；
2. 热处理质量稳定，能够大幅增加一次热处理的齿轮数量，缩短15%-20%的热处理工艺时间，效率增加明显，也能够适用2.0mm以上的深层渗碳和碳氮共渗；
3. 节能，节省成本，能够成熟稳定的将热处理温度降到870-880°C，并缩短加热周期为9-9.5小时，产品的变形情况大幅改善，并且内部组织容易控制；
4. 减少污染，促进环保，配料材料性能相对稳定，烟气，处理液的循环系统自成一体，操作简便，产生的污染物少，并且能够及时处置妥当。
5. 安全，未采用刺激性和腐蚀性强烈的氨水等材料，有效延长了设备的寿命，并让操作工的操作变得更加安全
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本发明的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是本发明一种实施例框架结构示意图。
图中标号说明：1、热处理容器，2、热处理箱槽，3、热处理箱槽温控装置，4、热处理液，5、槽液观测传感器，6、油烟处理装置，7、热处理液循环装置，8、进液管路，9、电机泵，10、出液管路，11、电热器， 12、配料仓，13、配料，14、阀门，15、喷嘴，16、料架，17、汽车变速箱齿轮，18、独立抽风机。
具体实施方式
下面将参考附图并结合实施例，来详细说明本发明。
参照图1所示，一种汽车变速箱齿轮热处理工艺，包括热处理依赖的热处理容器、热处理液和热处理操作工艺步骤，所述热处理容器包括热处理箱槽、热处理箱槽温控装置、热处理液、补料装置、槽液观测传感器、油烟处理装置和热处理液循环装置，所述热处理液循环装置包括依次连接的进液管路、电机泵、出液管路，所述出液管路设置有喷射热处理液的喷头，所述热处理箱槽温控装置设置有浸泡在热处理液中的电热器，所述热处理液内设置有配料，所述槽液观测传感器监测热处理箱槽内气体、热处理液的温度和配料实时浓度含量，所述补料装置设置有配料仓，所述配料仓设置有配料，并通过配料仓设置的阀门向热处理液中受控补充消耗掉的配料，所述热处理操作工艺步骤包括控制热处理液中的配料实时含量和温度在不同淬火时刻的理想工艺曲线。
进一步的，所述配料包括甲醇、乙醇、丙酮、甲酰胺、四氯化碳、氯化铵和稀土，适合渗碳或渗氮或碳氮共渗。
进一步的，所述配料中的甲醇、乙醇、丙酮、甲酰胺、四氯化碳、氯化铵和稀土的质量份数配比如下：
甲醇：15-20份；
乙醇：35-50份；
丙酮：3-5份；
甲酰胺：20-25份；
四氯化碳：3-5份；
氯化铵：15-20份；
稀土：1-2份。
进一步的，所述配料中的稀土为：镧(La）、铈(Ce）、镨(Pr）、钕(Nd）、钷(Pm）的氧化物或氯化物 。
进一步的，所述热处理操作工艺步骤包括以下具体步骤：
步骤1），设置并储存热处理液中的配料实时含量和温度在不同淬火时刻的理想工艺曲线；
步骤2），操作工将汽车变速箱齿轮置入料架，码放整齐；
步骤3），装有汽车变速箱齿轮的料架进入热处理箱槽；
步骤4），料架下降，与热处理液接触，进行淬火；
步骤5），油烟处理装置启动，排除并过滤烟尘；
步骤6），槽液观测传感器实施监控，槽液观测传感器与智能处理器连接，所述智能处理器根据槽液观测传感器获取的实时数据和理想热处理的温度和配料浓度，实时计算配料消耗情况及其与理想温度、浓度的差值，计算并控制加热器加热的模式和热处理液中的配料应该实时补充的量，并控制配料仓释放理论应该补充的配料数量；
步骤7），热处理液循环装置启动热处理液循环的循环和配料的补充，进行持续淬火；
步骤8），淬火工艺终了，取出已处理完的汽车变速箱齿轮料架，获取汽车变速箱齿轮淬火后的产品，槽液观测传感器获取的实时数据和理想热处理的温度和配料浓度，智能处理器根据槽液观测传感器的反馈，实时计算配料消耗情况及其与理想温度、浓度的差值，计算并控制加热器加热的模式和热处理液中的配料应该实时补充的量，将热处理箱槽内热处理参与工作的元器件和材料调节约束至理想淬火初始工作状态中，各装置停止工作，预备进行新一轮汽车变速箱齿轮的淬火。
进一步的，所述步骤2中的汽车变速箱齿轮已在870-880°C的稳定温度环境中停留了9-9.5小时的时间。
进一步的，所述步骤4中的料架下降，与热处理液接触是指料架下降，将料架和/或汽车变速箱齿轮浸泡到热处理液中进行淬火，所述喷头往料架周边喷射补充过配料的热处理液。
进一步的，所述步骤4中的料架下降，与热处理液接触是指料架下降，所述喷头往料架及料架内的汽车变速箱齿轮喷射补充过配料的热处理液，所述汽车变速箱齿轮淬火的方式为悬空喷淋淬火。
进一步的，所述配料中不能包括尿素、氨气和乙酰胺，避免高温分解生产刺激性氨气或有毒的CN+离子。
本实施例的工作原理如下：
槽液观测传感器获取的实时数据和理想热处理的温度和配料浓度，智能处理器根据槽液观测传感器的反馈，实时计算配料消耗情况及其与理想温度、浓度的差值，计算并控制加热器加热的模式和热处理液中的配料应该实时补充的量，并控制阀门释放理论应该补充的配料数量，始终让热处理液处于理想的工作稳定和工作浓度，操作工将待淬火的汽车变速箱齿轮置入料架，料架自动将汽车变速箱齿轮置入热处理箱槽，热处理液对汽车变速箱齿轮进行多点喷射淬火或浸泡淬火，产生大量烟气，油烟处理装置启动抽取并过滤烟尘，随着淬火的进行，存在大量的热交换和配料损耗，槽液观测传感器获取的实时数据和理想热处理的温度和配料浓度，控制多处的电热器分别加热或停止加热，并根据配料损耗情况和分布范围，实时计算配料消耗情况及其与理想温度、浓度的差值，计算并控制加热器加热的模式和热处理液中的配料应该实时补充的量，并控制阀门释放理论应该补充的配料数量，通过喷嘴喷射及时补充到消耗区域，始终保持热处理液的合适浓度和合适温度，控制淬火过程按设定的理想工艺曲线进行，淬火完备，油烟处理装置处理完烟尘，打开热处理箱槽，取出已淬火好的汽车变速箱齿轮，槽液观测传感器获取的实时数据和理想热处理的温度和配料浓度，智能处理器根据槽液观测传感器的反馈，实时计算配料消耗情况及其与理想温度、浓度的差值，计算并控制加热器加热的模式和热处理液中的配料应该实时补充的量，将热处理箱槽内热处理参与工作的元器件和材料调节约束至理想淬火初始工作状态中，预备进行新一轮汽车变速箱齿轮的淬火。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种汽车变速箱齿轮热处理工艺，其特征在于：包括热处理依赖的热处理容器、热处理液和热处理操作工艺步骤，所述热处理容器包括热处理箱槽、热处理箱槽温控装置、热处理液、补料装置、槽液观测传感器、油烟处理装置和热处理液循环装置，所述热处理液循环装置包括依次连接的进液管路、电机泵、出液管路，所述出液管路设置有喷射热处理液的喷头，所述热处理箱槽温控装置设置有浸泡在热处理液中的电热器，所述热处理液内设置有配料，所述槽液观测传感器监测热处理箱槽内气体、热处理液的温度和配料实时浓度含量，所述补料装置设置有配料仓，所述配料仓设置有配料，所述配料包含稀土，并通过配料仓设置的阀门向热处理液中受控补充消耗掉的配料，所述热处理操作工艺步骤包括控制热处理液中的配料实时含量和温度在不同淬火时刻的理想工艺曲线，所述配料包括甲醇、乙醇、丙酮、甲酰胺、四氯化碳、氯化铵和稀土，适合渗碳或渗氮或碳氮共渗，所述配料中的甲醇、乙醇、丙酮、甲酰胺、四氯化碳、氯化铵和稀土的质量份数配比如下：
甲醇：15-20份；
乙醇：35-50份；
丙酮：3-5份；
甲酰胺：20-25份；
四氯化碳：3-5份；
氯化铵：15-20份；
稀土：1-2份。
2.根据权利要求1所述的一种汽车变速箱齿轮热处理工艺，其特征在于：所述配料中的稀土为：镧(La）、铈(Ce）、镨(Pr）、钕(Nd）、钷(Pm）的氧化物或氯化物 。
3.根据权利要求1所述的一种汽车变速箱齿轮热处理工艺，其特征在于：所述热处理操作工艺步骤包括以下具体步骤：
步骤1），设置并储存热处理液中的配料实时含量和温度在不同淬火时刻的理想工艺曲线；
步骤2），操作工将汽车变速箱齿轮置入料架，码放整齐；
步骤3），装有汽车变速箱齿轮的料架进入热处理箱槽；
步骤4），料架下降，与热处理液接触，进行淬火；
步骤5），油烟处理装置启动，排除并过滤烟尘；
步骤6），槽液观测传感器实施监控，槽液观测传感器与智能处理器连接，所述智能处理器根据槽液观测传感器获取的实时数据和理想热处理的温度和配料浓度，实时计算配料消耗情况及其与理想温度、浓度的差值，计算并控制加热器加热的模式和热处理液中的配料应该实时补充的量，并控制配料仓释放理论应该补充的配料数量；
步骤7），热处理液循环装置启动热处理液循环的循环和配料的补充，进行持续淬火；
步骤8），淬火工艺终了，取出已处理完的汽车变速箱齿轮料架，获取汽车变速箱齿轮淬火后的产品，槽液观测传感器获取的实时数据和理想热处理的温度和配料浓度，智能处理器根据槽液观测传感器的反馈，实时计算配料消耗情况及其与理想温度、浓度的差值，计算并控制加热器加热的模式和热处理液中的配料应该实时补充的量，将热处理箱槽内热处理参与工作的元器件和材料调节约束至理想淬火初始工作状态中，各装置停止工作，预备进行新一轮汽车变速箱齿轮的淬火。
4.根据权利要求3所述的一种汽车变速箱齿轮热处理工艺，其特征在于：所述步骤2中的汽车变速箱齿轮已在870-880°C的稳定温度环境中停留了9-9.5小时的时间。
5.根据权利要求3所述的一种汽车变速箱齿轮热处理工艺，其特征在于：所述步骤4中的料架下降，与热处理液接触是指料架下降，将料架和/或汽车变速箱齿轮浸泡到热处理液中进行淬火，所述喷头往料架周边喷射补充过配料的热处理液。
6.根据权利要求3所述的一种汽车变速箱齿轮热处理工艺，其特征在于：所述步骤4中的料架下降，与热处理液接触是指料架下降，所述喷头往料架及料架内的汽车变速箱齿轮喷射补充过配料的热处理液，所述汽车变速箱齿轮淬火的方式为悬空喷淋淬火。
7.根据权利要求1或权利要求2所述的一种汽车变速箱齿轮热处理工艺，其特征在于：所述配料中不能包括尿素、氨气和乙酰胺，避免高温分解生产刺激性氨气或有毒的CN+离子。
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