CN109182719B - 汽车电动转向系统小齿轮的热处理方法 - Google Patents

汽车电动转向系统小齿轮的热处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种汽车电动转向系统小齿轮的热处理方法，齿轮装在料筐当中，加热炉温度达到810‑830℃时料筐送入加热炉内，加热炉的温度逐渐降低至580‑620℃再逐渐升回至810‑830℃并保温，加热炉温度继续升高到850±5℃并保温135‑160分钟，同时碳势CP控制在0.4±0.05％；油温70°±10℃淬火,回火温度620±5℃。齿轮在加热炉内850±5℃保温135‑160分钟，有利于合金元素充分溶入奥氏体并均匀，也能够获得成分更均匀的奥氏体，并提高淬透性。同时，淬火前齿轮内表温度趋于一致，减小硬度落差，提高均匀性，控制淬火时的的畸变，有利于力学性能均匀化。

Description

汽车电动转向系统小齿轮的热处理方法
技术领域
本发明涉及一种齿轮的热处理方法，特别是涉及汽车电动转向系统小齿轮的热处理方法。
背景技术
电动助力转向系统(EPS)技术是汽车零部件的“高技术”，它是汽车转向系统的发展方向，从全球来看，汽车EPS搭载已超过50％，我国乘用车使用EPS约35％，小齿轮电动转向系统(P-EPS)与转向轴和齿条或EPS相比结构紧凑，增大了转向系统刚度和出色的动态，灵活性能等技术优势。其中，小齿轮是P-EPS实现助力转向的核心部件，由于加工和使用的特点，小齿轮需经过调质热处理，考虑到客户把P-EPS用于奔驰等高档乘用车，对小齿轮材料调质，要求严格控制材料力学性能的均匀性和热处理变形。
由于齿轮的体积小(如图1所示)，目前在对齿轮进行热处理时，都是批量进行热处理，即一次性对几百上千个齿轮同时进行热处理。采用现有的热处理工艺发现，齿轮的强度和韧性匹配的均匀性不高，而且，不同批次零件，或者是同一炉不同零件相同部位及单个零件不同位置的硬度差异较大。
发明内容
本发明提供了一种汽车电动转向系统小齿轮的热处理方法，其克服了背景技术所存在的不足。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
汽车电动转向系统小齿轮的热处理方法，包括步骤：
(1)齿轮装在料筐当中，齿轮与齿轮之间保持1-5cm的间距；
(2)加热炉温度达到810-830℃时，将装好齿轮的料筐送入加热炉内，然后加热炉的温度逐渐降低至580-620℃,接着再将加热炉的温度逐渐升回至810-830℃并保温20-40分钟，之后，加热炉温度继续升高到850±5℃并保温135-160分钟，同时碳势CP控制在0.4±0.05％；
(3)齿轮落入油槽淬火，油温70°±10℃，淬火时间为25-35分钟；
(4)回火温度620±5℃，回火时间140-160分钟。
一较佳实施例之中：料筐在加热炉温度达到820℃时进炉。
一较佳实施例之中：加热炉的温度逐渐降低至600℃±，加热炉的温度逐渐降低至600℃后再逐渐升回至820℃并保温30分钟。
一较佳实施例之中：加热炉温度在850±5℃保温150分钟。
一较佳实施例之中：淬火时间为30分钟。
一较佳实施例之中：回火时间150分钟。
一较佳实施例之中：同一炉不同齿轮在相同位置的最大硬度差为1.2HRC；齿轮同一位置上不同深度的硬度差在2.4HRC以内；不同炉的齿轮硬度差在2.5HRC以内；齿轮变形量≤0.3mm，截面组织为回火索氏体组织，晶粒度为2级。
一较佳实施例之中：齿轮与齿轮之间的间距为2-3cm。
一较佳实施例之中：齿轮竖放并大头朝下。
一较佳实施例之中：料筐包括水平设置的载料网片和水平设置的分隔网片，齿轮站立在载料网片上，分隔网片位于载料网片上方，分隔网片上对应每一个齿轮设有一个网格框住齿轮，载料网片和分隔网片相对应四个角分别用连杆串接在一起。
本技术方案与背景技术相比，它具有如下优点：
齿轮间距保持1-5cm，定位装料，有利于加热均匀，控制变形，提高硬度精度。齿轮在加热炉内850±5℃并保温135-160分钟，有利于合金元素充分溶入奥氏体并均匀化，特别是SCM440钢合金元素含量较高，尤其是含有难溶的Mo Cr等合金元素，也能够获得成分更均匀的奥氏体，并提高淬透性。同时，810-830℃保温20-40分钟之后再升高到850±5℃保温135-160分钟，齿轮内表温度趋于一致，减小硬度落差，提高均匀性，控制淬火时的的畸变，有利于力学性能均匀化。
综上所述，本发明的热处理方法，可有效控制材料热处理力学性能散差，解决了不同批次齿轮和单个齿轮不同部位的力学性能差异，既可得到强度和韧性匹配的均匀性高的材料基体，又能消除材料内部应力，减小了变形，保证了齿轮后续加工和使用的齿形精度和齿轮力学性能。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1绘示了齿轮的示意图。
图2绘示了齿轮装在料筐的示意图。
图3绘示了料筐的分解示意图。
图4绘示了齿轮热处理之后的金相组织示意图。
具体实施方式
请参照图2、图3和图4，汽车电动转向系统小齿轮的热处理方法，按顺序包括装料、加热、淬火和回火步骤。
装料步骤：齿轮10装在料筐20当中，齿轮10与齿轮10之间保持1-5cm的间距。优选地，齿轮10与齿轮10之间的间距为2-3cm。优选地，齿轮10竖放并大头朝下。优选地，料筐20包括水平设置的载料网片22和水平设置的分隔网片24，齿轮10站立在载料网片22上，分隔网片24位于载料网片上方，分隔网片24上对应每一个齿轮设有一个网格242框住齿轮10，载料网片22和分隔网片24相对应四个角分别用连杆26串接在一起，载料网片22和分隔网片24之间夹设垫块28来控制二者之间的距离。
加热步骤：加热炉温度达到810-830℃时，将装好齿轮的料筐20送入加热炉内，优选地，料筐20在加热炉温度达到820℃时进炉。然后，加热炉的温度逐渐降低至580-620℃,，优选600℃，接着再将加热炉的温度逐渐升回至810-830℃并保温20-40分钟，，优选升回820℃并保温30分钟。之后，加热炉温度继续升高到850±5℃并保温135-160分钟，优选保温150分钟，同时碳势CP控制在0.4±0.05％。
淬火步骤：齿轮落入油槽淬火，油温70°±10℃，搅拌淬火油，淬火时间为25-35分钟，优选淬火时间为30分钟。
回火步骤：回火温度620±5℃，回火时间140-160分钟，优选回火时间150分钟。
本发明热处理方法对汽车电动转向系统小齿轮进行热处理之后，同一炉不同齿轮在相同位置的最大硬度差为1.2HRC；齿轮同一位置上不同深度的硬度差在2.4HRC以内；不同炉的齿轮硬度差在2.5HRC以内；齿轮变形量≤0.3mm，截面组织为回火索氏体组织，晶粒度为2级。
以上所述，仅为本发明较佳实施例而已，故不能依此限定本发明实施的范围，即依本发明专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖的范围内。

Claims (10)

1.汽车电动转向系统小齿轮的热处理方法，其特征在于，包括步骤：
(1)齿轮装在料筐当中，齿轮与齿轮之间保持1-5cm的间距；
(2)加热炉温度达到810-830℃时，将装好齿轮的料筐送入加热炉内，然后加热炉的温度逐渐降低至580-620℃,接着再将加热炉的温度逐渐升回至810-830℃并保温20-40分钟，之后，加热炉温度继续升高到850±5℃并保温135-160分钟，同时碳势CP控制在0.4±0.05％；
(3)齿轮落入油槽淬火，油温70°±10℃，搅拌淬火油，淬火时间为25-35分钟；
(4)回火温度620±5℃，回火时间140-160分钟。
2.根据权利要求1所述的汽车电动转向系统小齿轮的热处理方法，其特征在于：料筐在加热炉温度达到820℃时进炉。
3.根据权利要求2所述的汽车电动转向系统小齿轮的热处理方法，其特征在于：加热炉的温度逐渐降低至600℃后再逐渐升回至820℃并保温30分钟。
4.根据权利要求3所述的汽车电动转向系统小齿轮的热处理方法，其特征在于：加热炉温度在850±5℃保温150分钟。
5.根据权利要求4所述的汽车电动转向系统小齿轮的热处理方法，其特征在于：淬火时间为30分钟。
6.根据权利要求5所述的汽车电动转向系统小齿轮的热处理方法，其特征在于：回火时间150分钟。
7.根据权利要求6所述的汽车电动转向系统小齿轮的热处理方法，其特征在于：同一炉不同齿轮在相同位置的最大硬度差为1.2HRC；齿轮同一位置上不同深度的硬度差在2.4HRC以内；不同炉的齿轮硬度差在2.5HRC以内；齿轮变形量≤0.3mm，截面组织为回火索氏体组织，晶粒度为2级。
8.根据权利要求1所述的汽车电动转向系统小齿轮的热处理方法，其特征在于：齿轮与齿轮之间的间距为2-3cm。
9.根据权利要求1或8所述的汽车电动转向系统小齿轮的热处理方法，其特征在于：齿轮竖放并大头朝下。
10.根据权利要求9所述的汽车电动转向系统小齿轮的热处理方法，其特征在于：料筐包括水平设置的载料网片和水平设置的分隔网片，齿轮站立在载料网片上，分隔网片位于载料网片上方，分隔网片上对应每一个齿轮设有一个网格框住齿轮，载料网片和分隔网片相对应四个角分别用连杆串接在一起。
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