CN106392507A - 一种汽车变速箱用倒档从齿锻压工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种汽车变速箱用倒档从齿锻压工艺，包括如下步骤：1)制坯；2)正火；3)车削加工；4)渗碳、淬火；5)回火；6)磨削加工；7)抛丸、探伤；8)磷皂化处理、清理、抛光、涂防锈油。所述锻压工艺步骤设计合理，所得倒档从齿硬度高，耐磨性好，耐腐性高，锻压成本低，锻压工艺对环境友好。
Description
技术领域
本发明涉及一种汽车变速箱用倒档从齿锻压工艺。
背景技术
汽车变速箱分为手动、自动两种，手动变速箱主要由齿轮和轴组成，通过不同的齿轮组合产生变速变矩；而自动变速箱AT是由液力变扭器、行星齿轮和液压操纵系统组成，通过液力传递和齿轮组合的方式来达到变速变矩。
手动变速箱主要由齿轮和轴组成，通过不同的齿轮组合产生变速变矩；而自动变速箱AT是由液力变扭器、行星齿轮和液压操纵系统组成，通过液力传递和齿轮组合的方式来达到变速变矩。
自动变速箱是相对于手动变速箱而出现的一种能够自动根据汽车车速和发动机转速来进行自动换挡操纵的变速装置。目前汽车自动变速箱常见的有四种型式，分别是液力自动变速箱(AT)、机械无级自动变速箱(CVT)、电控机械自动变速箱(AMT)和双离合自动变速箱。
而不论是手动变速箱还是自动变速箱，其内的倒档从齿均为重要组成部分，倒档从齿性能的优劣，将直接影响汽车变速箱的正常、安全的运转。现有汽车变速箱用倒档从齿均采用锻造工艺，锻造是一种利用锻压机械对金属坯料施加压力，使其产生塑性变形以获得具有一定机械性能、一定形状和尺寸锻件的加工方法，锻压(锻造与冲压)的两大组成部分之一。通过锻造能消除金属在冶炼过程中产生的铸态疏松等缺陷，优化微观组织结构，同时由于保存了完整的金属流线，锻件的机械性能一般优于同样材料的铸件。相关机械中负载高、工作条件严峻的重要零件，除形状较简单的可用轧制的板材、型材或焊接件外，多采用锻件。
其中，锻造用料主要是各种成分的碳素钢和合金钢，其次是铝、镁、铜、钛等及其合金。材料的原始状态有棒料、铸锭、金属粉末和液态金属。金属在变形前的横断面积与变形后的横断面积之比称为锻造比。正确地选择锻造比、合理的加热温度及保温时间、合理的始锻温度和终锻温度、合理的变形量及变形速度对提高产品质量、降低成本有很大关系。
对于汽车变速箱用齿轮的锻造，目前国内主要存在如下文献：
专利公开号：CN1229018，公开了一种变速器齿轮制作方法，热锻制坯后，进行重结晶加热，冷却过程中控制冷却速度使之硬度符合布氏硬度HB165～210。此后进行齿坯的车削加工和滚齿，将开齿后的齿轮进行齿部的感应加热淬火、回火，使其硬度在洛氏硬度HRC30～48范围内调节。转入机加工进行剃齿，最后进行气体渗氮。本发明实现了齿轮的高效率加工，通过基体的强韧化处理辅以韧性渗氮，使渗氮齿轮的强度超过了20CrMnTi钢渗碳淬火的水平。然而该专利方法过于简单，且普遍性高，对于变速箱用倒挡从齿的生产加工方法并未专门描述。
发明内容
为解决上述存在的问题，本发明的目的在于提供一种汽车变速箱用倒档从齿锻压工艺，所述锻压工艺步骤设计合理，所得倒档从齿硬度高，耐磨性好，耐腐性高，锻压成本低，锻压工艺对环境友好。
为达到上述目的，本发明的技术方案是：
一种汽车变速箱用倒档从齿锻压工艺，包括如下步骤：
1)制坯
将用于制造档位齿轮的齿轮钢进行锯床下料，对下料进行电炉加热，加热温度800～950℃，然后送入热模锻压力机中进行锻造，锻造压力为800～1000MPa，锻造比为2～3，始锻温度1100～1200℃，终锻温度950～1050℃，得所述倒档从齿坯件，坯件高度与坯件直径之间比值为1.5～2.5；
2)正火
将所述坯件置于正火炉中，以1.5～2℃/min的速率升温至680～700℃，再以1.0～1.5℃/min的速率升温至960～1050℃，保温2～2.5小时出炉，空冷至室温，冷却速度10～15℃/min；
3)车削加工
采用数控车床对正火处理后的毛坯进行车削加工，进行切边、冲孔，同步完成坯件孔径、端面及外圆的加工，孔径、端面及外圆分别预留1～2mm的加工余量，整体表面粗造度为Ra5～6μm；
4)渗碳、淬火
将车削加工后的坯件置于加热炉内，在渗碳剂中以15～20℃/min的速率升温至900～950℃进行渗碳，渗碳时间2～4小时，将渗碳后的齿轮冷却至810～850℃，均温1～1.5小时，然后在80～100℃淬火油中淬火；
5)回火
将淬火后的坯件送入回火炉中进行回火处理，回火温度500～550℃，保温2～4h后，以10℃/min的速度冷却至室温；
6)磨削加工
对回火处理后的坯件的孔径、端面及外圆进行磨削加工，磨削去除外圆加工余量至表面粗造度为Ra0.6～0.8μm，磨削去除孔径加工余量至表面粗糙度为Ra0.6～0.8μm，磨削去除端面加工余量至表面粗糙度为Ra0.6～0.8μm；
7)抛丸、探伤
将磨削加工后的坯件送入履带式抛丸机进行抛丸处理，用荧光磁粉进行磁粉探伤、超声波探伤处理；
8)磷皂化处理、清理、抛光、涂防锈油
将磨削加工处理后的坯件进行磷皂化处理，清理去除表面氧化皮，送入齿轮抛光机抛光，涂覆防锈油，干燥，得所述汽车变速箱用倒档从齿。
进一步，所述倒档从齿用齿轮钢其化学成分质量百分比为：C：0.16～0.21％，Si：0.10～0.12％，Mn：0.80～1.15％，Cr：1.20～1.21％，P：0.015～0.018％，Al：0.05～0.07％，Ni：0.01～0.25％，Mo：0.15～0.35％，W：0.08～0.15％，Nb：0.08～0.15％，N≤0.002％，O≤0.0015％，余量为Fe和不可避免的杂质元素。
另，所述倒档从齿用齿轮钢生产方法包括如下步骤：
1)冶炼、铸造
按下述化学成分采用电炉进行冶炼、铸造：C：0.16～0.21％，Si：0.10～0.12％，Mn：0.80～1.15％，Cr：1.20～1.21％，P：0.015～0.018％，Al：0.05～0.07％，Ni：0.01～0.25％，Mo：0.15～0.35％，W：0.08～0.15％，Nb：0.08～0.15％，N≤0.002％，O≤0.0015％，余量为Fe和不可避免的杂质；按上述成分进行冶炼并浇铸成铸坯；
2)铸坯加热
将所得铸坯送至加热炉加热，铸坯在炉时间1.2～1.5min/mm，铸坯出炉温度1230～1265℃；
3)轧制、冷却
将所得铸坯保温后轧制，终轧温度1000～1050℃，轧后待温至830～860℃，然后水冷至室温、酸洗，得所述倒档从齿用齿轮钢。
另有，步骤1)热模锻压力机为1600T热模锻压力机或4000T热模锻压力机。
再，步骤1)中所述锻造采用闭式热模锻。
再有，步骤4)所用渗碳剂为煤油。
且，步骤4)所述渗碳步骤中，渗碳分为起始阶段、强渗阶段和扩散阶段，起始阶段的碳势CP为0.8～0.9C％，强渗阶段的碳势CP为0.9～1.02C％；扩散阶段的碳势0.75～0.5C％，起始阶段的时间为0.5～0.8小时，强渗阶段的时间1.2～2.5小时，扩散阶段的时间为0.3～0.7小时。
另，所述磷皂化处理时间为1～2小时。
本发明的有益效果在于：
所述锻造工艺结合汽车变速箱用倒档从齿结构专门设计，不需要剃齿等工序，工艺步骤设计合理，针对性强，所得倒档从齿采用特制齿轮钢锻压而成，齿表面硬度为60～65HRC；有效硬化层深HV550；芯部硬度40～45HRC，适应汽车变速箱运转的特性，抗拉强度高达900～1000MPa，屈服强度高达800～900MPa，在解除疲劳循环基础N＝5×107时，惰齿轮弯曲疲劳极限σflim高达490～510MPa，通过磷皂化处理、清理、抛光、涂防锈油处理，惰齿轮表面光泽度高，美观实用，且耐腐蚀能力强。
附图说明
图1为本发明所提供的一种汽车变速箱用倒档从齿锻压工艺所得倒档从齿的结构示意图。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。实施例中采用的实施条件可以根据厂家的条件作进一步调整，未说明的实施条件通常为常规实验条件。
参见图1，本发明所提供的一种汽车变速箱用倒档从齿锻压工艺所得倒档从齿包括一圆盘100，内接于所述圆盘100的第一圆管101，内接于第一圆管101内壁的第二圆管102，第二圆管102水平高度低于第一圆管101，内接于第二圆管102内壁的第三圆管103，第三圆管103水平高度高于第二圆管102低于第一圆管101，所述圆盘100、第一圆管101、第二圆管102、第三圆管103为一体式结构。
本发明提供一种汽车变速箱用倒档从齿锻压工艺，包括如下步骤：
1)制坯
将用于制造档位齿轮的齿轮钢进行锯床下料，对下料进行电炉加热，加热温度800～950℃，然后送入热模锻压力机中进行锻造，锻造压力为800～1000MPa，锻造比为2～3，始锻温度1100～1200℃，终锻温度950～1050℃，得所述倒档从齿坯件，坯件高度与坯件直径之间比值为1.5～2.5；
2)正火
将所述坯件置于正火炉中，以1.5～2℃/min的速率升温至680～700℃，再以1.0～1.5℃/min的速率升温至960～1050℃，保温2～2.5小时出炉，空冷至室温，冷却速度10～15℃/min；
3)车削加工
采用数控车床对正火处理后的毛坯进行车削加工，进行切边、冲孔，同步完成坯件孔径、端面及外圆的加工，孔径、端面及外圆分别预留1～2mm的加工余量，整体表面粗造度为Ra5～6μm；
4)渗碳、淬火
将车削加工后的坯件置于加热炉内，在渗碳剂中以15～20℃/min的速率升温至900～950℃进行渗碳，渗碳时间2～4小时，将渗碳后的齿轮冷却至810～850℃，均温1～1.5小时，然后在80～100℃淬火油中淬火；
5)回火
将淬火后的坯件送入回火炉中进行回火处理，回火温度500～550℃，保温2～4h后，以10℃/min的速度冷却至室温；
6)磨削加工
对回火处理后的坯件的孔径、端面及外圆进行磨削加工，磨削去除外圆加工余量至表面粗造度为Ra0.6～0.8μm，磨削去除孔径加工余量至表面粗糙度为Ra0.6～0.8μm，磨削去除端面加工余量至表面粗糙度为Ra0.6～0.8μm；
7)抛丸、探伤
将磨削加工后的坯件送入履带式抛丸机进行抛丸处理，用荧光磁粉进行磁粉探伤、超声波探伤处理；
8)磷皂化处理、清理、抛光、涂防锈油
将磨削加工处理后的坯件进行磷皂化处理，清理去除表面氧化皮，送入齿轮抛光机抛光，涂覆防锈油，干燥，得所述汽车变速箱用倒档从齿。
进一步，所述倒档从齿用齿轮钢其化学成分质量百分比为：C：0.16～0.21％，Si：0.10～0.12％，Mn：0.80～1.15％，Cr：1.20～1.21％，P：0.015～0.018％，Al：0.05～0.07％，Ni：0.01～0.25％，Mo：0.15～0.35％，W：0.08～0.15％，Nb：0.08～0.15％，N≤0.002％，O≤0.0015％，余量为Fe和不可避免的杂质元素。
另，所述倒档从齿用齿轮钢生产方法包括如下步骤：
1)冶炼、铸造
按下述化学成分采用电炉进行冶炼、铸造：C：0.16～0.21％，Si：0.10～0.12％，Mn：0.80～1.15％，Cr：1.20～1.21％，P：0.015～0.018％，Al：0.05～0.07％，Ni：0.01～0.25％，Mo：0.15～0.35％，W：0.08～0.15％，Nb：0.08～0.15％，N≤0.002％，O≤0.0015％，余量为Fe和不可避免的杂质；按上述成分进行冶炼并浇铸成铸坯；
2)铸坯加热
将所得铸坯送至加热炉加热，铸坯在炉时间1.2～1.5min/mm，铸坯出炉温度1230～1265℃；
3)轧制、冷却
将所得铸坯保温后轧制，终轧温度1000～1050℃，轧后待温至830～860℃，然后水冷至室温、酸洗，得所述倒档从齿用齿轮钢。
另有，步骤1)热模锻压力机为1600T热模锻压力机或4000T热模锻压力机。
再，步骤1)中所述锻造采用闭式热模锻。
再有，步骤4)所用渗碳剂为煤油。
且，步骤4)所述渗碳步骤中，渗碳分为起始阶段、强渗阶段和扩散阶段，起始阶段的碳势CP为0.8～0.9C％，强渗阶段的碳势CP为0.9～1.02C％；扩散阶段的碳势0.75～0.5C％，起始阶段的时间为0.5～0.8小时，强渗阶段的时间1.2～2.5小时，扩散阶段的时间为0.3～0.7小时。
另，所述磷皂化处理时间为1～2小时。
其中，表1为本发明各个实施例所提供的一种汽车变速箱用倒档从齿锻压工艺中所用齿轮钢的成分列表。表2为本发明各个实施例所提的一种汽车变速箱用倒档从齿锻压工艺所得倒档从齿的机械性能列表。
表1(单位：wt％)
表2
本发明所提供的一种汽车变速箱用倒档从齿锻压工艺，所述锻造工艺结合汽车变速箱用倒档从齿结构专门设计，不需要剃齿等工序，工艺步骤设计合理，针对性强，所得倒档从齿采用特制齿轮钢锻压而成，齿表面硬度为60～65HRC；有效硬化层深HV550；芯部硬度40～45HRC，适应汽车变速箱运转的特性，抗拉强度高达900～1000MPa，屈服强度高达800～900MPa，在解除疲劳循环基础N＝5×107时，惰齿轮弯曲疲劳极限σflim高达490～510MPa，通过磷皂化处理、清理、抛光、涂防锈油处理，惰齿轮表面光泽度高，美观实用，且耐腐蚀能力强。
需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围中。
Claims (8)
1.一种汽车变速箱用倒档从齿锻压工艺，其特征在于，包括如下步骤：
1)制坯
将用于制造档位齿轮的齿轮钢进行锯床下料，对下料进行电炉加热，加热温度800~950℃，然后送入热模锻压力机中进行锻造，锻造压力为800~1000MPa，锻造比为2~3，始锻温度1100~1200℃，终锻温度950~1050℃，得所述倒档从齿坯件，坯件高度与坯件直径之间比值为1.5~2.5；
2)正火
将所述坯件置于正火炉中，以1.5~2℃/min的速率升温至680~700℃，再以1.0~1.5℃/min的速率升温至960~1050℃，保温2~2.5小时出炉，空冷至室温，冷却速度10~15℃/min；
3)车削加工
采用数控车床对正火处理后的毛坯进行车削加工，进行切边、冲孔，同步完成坯件孔径、端面及外圆的加工，孔径、端面及外圆分别预留1~2mm的加工余量，整体表面粗造度为Ra5~6μm；
4)渗碳、淬火
将车削加工后的坯件置于加热炉内，在渗碳剂中以15~20℃/min的速率升温至900~950℃进行渗碳，渗碳时间2~4小时，将渗碳后的齿轮冷却至810~850℃，均温1~1.5小时，然后在80~100℃淬火油中淬火；
5)回火
将淬火后的坯件送入回火炉中进行回火处理，回火温度500~550℃，保温2~4h后，以10℃/min的速度冷却至室温；
6)磨削加工
对回火处理后的坯件的孔径、端面及外圆进行磨削加工，磨削去除外圆加工余量至表面粗造度为Ra0.6~0.8μm，磨削去除孔径加工余量至表面粗糙度为Ra0.6~0.8μm，磨削去除端面加工余量至表面粗糙度为Ra0.6~0.8μm；
7)抛丸、探伤
将磨削加工后的坯件送入履带式抛丸机进行抛丸处理，用荧光磁粉进行磁粉探伤、超声波探伤处理；
8)磷皂化处理、清理、抛光、涂防锈油
将磨削加工处理后的坯件进行磷皂化处理，清理去除表面氧化皮，送入齿轮抛光机抛光，涂覆防锈油，干燥，得所述汽车变速箱用倒档从齿。
2.根据权利要求1所述的一种汽车变速箱用倒档从齿锻压工艺，其特征在于，所述倒档从齿用齿轮钢其化学成分质量百分比为：C：0.16~0.21%，Si：0.10~0.12%，Mn：0.80~1.15%，Cr：1.20~1.21%，P：0.015~0.018%，Al：0.05~0.07%，Ni：0.01~0.25%，Mo：0.15～0.35%，W：0.08~0.15%，Nb：0.08~0.15%，N≤0.002%，O≤0.0015%，余量为Fe和不可避免的杂质元素。
3.根据权利要求2所述的一种汽车变速箱用倒档从齿锻压工艺，其特征在于，所述倒档从齿用齿轮钢生产方法包括如下步骤：
冶炼、铸造
按下述化学成分采用电炉进行冶炼、铸造：C：0.16~0.21%，Si：0.10~0.12%，Mn：0.80~1.15%，Cr：1.20~1.21%，P：0.015~0.018%，Al：0.05~0.07%，Ni：0.01~0.25%，Mo：0.15~0.35%，W：0.08~0.15%，Nb：0.08~0.15%，N≤0.002%，O≤0.0015%，余量为Fe和不可避免的杂质；按上述成分进行冶炼并浇铸成铸坯；
铸坯加热
将所得铸坯送至加热炉加热，铸坯在炉时间1.2~1.5min/mm，铸坯出炉温度1230~1265℃；
轧制、冷却
将所得铸坯保温后轧制，终轧温度1000～1050℃，轧后待温至830～860℃，然后水冷至室温、酸洗，得所述倒档从齿用齿轮钢。
4.根据权利要求1所述的一种汽车变速箱用倒档从齿锻压工艺，其特征在于，步骤1)热模锻压力机为1600T热模锻压力机或4000T热模锻压力机。
5.根据权利要求1所述的一种汽车变速箱用倒档从齿锻压工艺，其特征在于，步骤1)中所述锻造采用闭式热模锻。
6.根据权利要求1所述的一种汽车变速箱用倒档从齿锻压工艺，其特征在于，步骤4)所用渗碳剂为煤油。
7.根据权利要求1所述的一种汽车变速箱用倒档从齿锻压工艺，其特征在于，步骤4)所述渗碳步骤中，渗碳分为起始阶段、强渗阶段和扩散阶段，起始阶段的碳势CP为0.8~0.9C%，强渗阶段的碳势CP为0.9~1.02C%；扩散阶段的碳势0.75~0.5C%，起始阶段的时间为0.5~0.8小时，强渗阶段的时间1.2~2.5小时，扩散阶段的时间为0.3~0.7小时。
8.根据权利要求1所述的一种汽车变速箱用倒档从齿锻压工艺，其特征在于，所述磷皂化处理时间为1~2小时。
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