CN109234516A - 一种变速箱用轮毂的热处理工艺及其退火装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种变速箱用轮毂的热处理工艺及其退火装置，涉及热处理领域，其技术方案的要点是：包括装炉步骤，将轮毂齿形部朝上放置且相邻两个轮毂、轮毂与托架之间留有放置空间；加热步骤，炉内温度预热至920℃，并使轮毂随炉升温至900‑920℃；渗碳步骤，滴加甲醇并充入丙烷；冷却步骤，轮毂随炉内的温度降低至830‑850℃，通过冷却油进行冷却；退火步骤，轮毂取出并放入退火设备，使齿形部朝下，用超音频进行加热，再喷水进行冷却；轮毂表面抛丸步骤，采用钢丸冲击轮毂的表面以除去轮毂上的氧化物及脏物；通过将轮毂齿形部朝上并设置放置空间，以避免齿形部的锯齿产生挤压，进而可减少轮毂齿形部上锯齿的形变，有利于提高轮毂在热处理过程中的精度。

Description

一种变速箱用轮毂的热处理工艺及其退火装置
技术领域
本发明涉及热处理领域，特别涉及一种变速箱用轮毂的热处理工艺及其退火装置。
背景技术
常见的变速箱轮毂如图1所示，包括轮毂本体1，轮毂本体1的侧壁上沿周向开设有凹槽11，还包括设置于轮毂本体1一端面上的齿形部2，齿形部2的直径与轮毂本体1的直径相同，使得齿形部2的锯齿端面与轮毂本体1的外侧壁相平齐，轮毂本体1背离齿形部2的另一端面上设有贯穿于轮毂本体1及齿形部2的内孔3。
上述的轮毂在进行热处理装炉的过程中，将轮毂放置在托架上，再进行加热渗碳退火等工序进行热处理工作，但是在轮毂放置在托架的过程中，一般情况下，工人在放置的过程中，为了节省托架放置的空间，使得相邻两个轮毂之间的侧壁相互紧贴，轮毂与托架的侧壁相互紧贴，且由于轮毂在升温的过程中齿形部2相互紧贴的锯齿端面软化，导致相邻锯齿紧贴挤压的过程中产生形变，降低轮毂的热处理精度。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种变速箱用轮毂的热处理工艺，其具有减少相邻轮毂之间齿形部的贴合，减少齿形部锯齿的形变，提高轮毂的热处理精度的优势。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种变速箱用轮毂的热处理工艺，包括
步骤S1：装炉步骤，将轮毂放置在托架上并装入炉中，轮毂的齿形部朝上，且相邻的两个轮毂以及轮毂与托架的侧壁之间留有放置空间；
步骤S2：加热步骤，先将炉内温度预热至920℃，并使的轮毂随炉升温至900-920℃；
步骤S3：渗碳步骤，朝炉中滴加甲醇并充入丙烷；
步骤S4：冷却步骤，使轮毂随炉内的温度降低至830-850℃后，再通过冷却油进行冷却；
步骤S5：退火步骤，将轮毂从炉内取出并放入到退火设备上，并使齿形部朝下，采用超音频进行加热，再通过喷水进行冷却以保护不能退火的齿形部；
步骤S6：轮毂表面抛丸步骤，采用直径为0.8mm的钢丸进行吊挂45-55min，冲击轮毂的表面以除去轮毂上的氧化物及脏物。
通过上述技术方案，在将轮毂放置在托架上进行装炉的过程中，通过将轮毂的齿形部朝上放置，并在放置过程中使得轮毂与轮毂之间，以及轮毂外侧壁与托架内壁之间留有放置空间，在后续加热过程中，以避免轮毂上齿形部的锯齿由于加热软化而相互产生挤压、以及与托架内壁的挤压，进而可减少轮毂齿形部上锯齿的形变，有利于提高轮毂在热处理过程中的精度。
优选的，所述步骤S3包括步骤S31，对轮毂进行强渗处理，强渗时间230min-250min，以使轮毂上的强渗碳势达到1%-1.2%；步骤S32，强渗后对轮毂进行渗碳扩散，扩散时间110min-130min，以使轮毂上的扩散碳势达到0.7%-0.9%。
通过上述技术方案，在渗碳步骤中，对应渗碳的碳势需要严格把控，渗碳过多易导致输出轴变脆，过少易导致渗碳效果较差，通过先进行强渗230min-250min并将碳势把控在1%-1.2%，再通过扩散110min-130min并将碳势把控在0.7%-0.9%，使得轮毂与碳元素之间的融合达到最佳程度。
优选的，所述步骤S4中，冷却油采用油温为100-120℃且油冷却的冷却时间为25-35min。
通过上述技术方案，通过采用100-120℃进行油冷25-35min，能够使得轮毂在出炉之前进行充分冷却，有利于后续热处理工序的进行。
优选的，所述步骤S4与步骤S5之间，将轮毂从炉中取出后放入真空环境中清洗。
通过上述技术方案，将轮毂经过油冷却后从炉中拿出时，可通过清洗以除去轮毂表面的冷却油，且由于刚从炉内拿出，轮毂表面还是有较高的温度，在清洗过程中放置在真空环境中，可减少轮毂表面与空气的接触，有利于减少轮毂表面的氧化。
优选的，真空环境中清洗轮毂所采用的清洗剂为碳氢清洗剂，清洗之后在真空状态中加热100-130℃时混合液中的碳氢清洗剂蒸发出来，蒸发的碳氢清洗剂冷却后再进行回收。
通过上述技术方案，通过使用碳氢类清洗剂进行清洗，有利于提高除冷却油的效率，且碳氢类清洗剂可以重新加热蒸发，并经过冷却后进行回收利用，有利于提高资源的利用率。
优选的，所述步骤S5中，轮毂加热采用95-105KW的超音频加热14-15s，喷水冷却的时间的为29-31s。
通过上述技术方案，在退火过程中采用超音频加热的方式可快速将轮毂加热至所需的温度，之后再使用喷水冷却预定的时间，以保证轮毂的硬度。
优选的，所述轮毂在退火过程中喷水冷却后，将退火设备中放置轮毂处上升6-7mm继续喷水冷却29-31s后，下降至初始位置并取出工件进行检测。
通过上述技术方案，在喷水冷却后，再将轮毂的位置上升使得轮毂远离加热处并进行进一步的喷水冷却，使得轮毂温度降低至可以进行拿取的程度。
针对现有技术存在的不足，本发明的另一个目的在于提供一种变速箱用轮毂的热处理工艺，可保护轮毂中不进行退火的齿形部。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种退火装置，包括机架，所述机架上设有环形退火台、喷水圈以及承载台，所述环形退火台的外环壁与轮毂内孔的孔壁相抵，所述喷水圈套设于所述环形退火台外，所述喷水圈的内壁上设有若干喷水口，所述喷水口朝所述环形退火台的底部方向倾斜，所述承载台位于所述环形退火台的下方，且所述承载台上设有驱动气缸，所述驱动气缸的输出轴上设有用于放置轮毂的托盘。
通过上述技术方案，当需要对轮毂进行退火时，将轮毂放置在托盘上，驱动气缸推动托盘运动至环形退火台处，使得环形退火台的外环壁与轮毂内孔的孔壁相抵，此时喷水圈内部经由喷水口朝轮毂的齿形部进行喷水，而轮毂本体的位置进行超音频加热退火，可减少热量传递至齿形部方向，进而可减少齿形部的升温，以保护齿形部，保证齿形部的硬度。
优选的，所述环形退火台的侧壁上设有第一定位块，所述托盘上设有第二定位块，所述第一定位块与第二定位块的外侧壁均与内孔的孔壁相抵。
通过上述技术方案，通过设置第一定位块与第二定位块，使得轮毂不管是放置在托盘上，还是通过托盘运动至环形退火台处与环形退火台相抵接，均有利于提高轮毂的稳定性。
优选的，所述喷水圈背离所述承载台端面上竖直设有固定杆，所述固定杆的端部朝所述环形退火台方向延伸有固定块，所述固定块抵压于轮毂本体背离齿形部的端面上。
通过上述技术方案，通过设置固定块，使得轮毂运动至与环形退火台外侧壁相抵接后，固定块可与轮毂相抵压，以限制轮毂的继续运动，并使得喷水口可以朝向轮毂的齿形部方向。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
通过将轮毂的齿形部朝上放置，并设置放置空间，以避免轮毂上齿形部的锯齿由于加热软化而相互产生挤压、以及与托架内壁的挤压，进而可减少轮毂齿形部上锯齿的形变，有利于提高轮毂在热处理过程中的精度。
附图说明
图1为常见变速箱轮毂的整体结构图，用于重点展示常见变速箱轮毂的整体结构；
图2为实施例一的工艺流程图，用于重点展示实施例一的工艺流程；
图3为实施例二的整体结构图，用于重点展示实施例二的整体结构；
图4为实施例二中喷水圈的剖视图，用于重点展示喷水圈的内部结构。
附图标记：1、轮毂本体；11、凹槽；2、齿形部；3、内孔；4、机架；5、环形退火台；51、第一定位块；6、喷水圈；61、喷水口；62、喷水腔；7、承载台；71、驱动气缸；8、托盘；81、第二定位块；9、固定杆；91、固定块。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
实施例一：
参见图2，一种变速箱用轮毂的热处理工艺，包括步骤S1：装炉步骤，将轮毂放置在托架上，在放置过程中使得轮毂本体与托架的底面相接触，齿形部朝上，且在任意相邻的两个轮毂之间以及轮毂与托架的内侧壁之间留下放置空间，以避免轮毂之间以及轮毂与托架内壁之间的直接接触，之后再将托架装入炉中；进入步骤S2：加热步骤，将炉内温度先预热至920℃，之后使得炉内轮毂的温度随炉升温至900-920℃。
步骤S3：渗碳步骤，朝炉中滴加甲醇并充入丙烷气体进行渗碳，以增强轮毂的表面硬度；在渗碳的过程中，为了使得碳素能够快速融入至轮毂的金属内，且使得碳素在轮毂的覆盖面最广，可将步骤S3分为步骤S31以及步骤S32，其中步骤S31是指对轮毂进行强渗处理，以达到碳素快速渗入的目的，强渗的时间为230min-250min，本实施例中优选为240min，经过240min的强渗后，使得轮毂上的强渗碳势达到1%-1.2%，本实施例中以1.1%为最佳；另一步骤S32是指在强渗后，对轮毂进行渗碳扩散，扩散时间为110min-130min，本实施例中优选为120min，经过120min的扩散后，使得轮毂上的扩散碳势达到0.7%-0.9%，本实施例中以0.8%为最佳。
在经过渗碳后，轮毂的初步热处理基本完整，此时需要将轮毂从炉中拿出以进行后续的退火等工序，此时进入到步骤S4：冷却步骤，冷却过程中需要先使得轮毂随炉内的温度自然降低至830-850℃，本实施例中优选为840℃；之后再通过冷却油进行冷却的方式使得轮毂的温度达到可以从炉内取出为止，在冷却油冷却过程中所采用的冷却油油温为100-120℃且油冷却的冷却持续时间为25-35min，本实施例中以30min为最佳。
在经过油冷却后，轮毂已经可以从炉内拿出，但是由于经过油冷却的原因，使得冷却油会更多的粘附在轮毂的表面，此时需要对轮毂进行清洗以除去粘附的冷却油，且由于轮毂从炉中拿出使得轮毂表面存在较高的余温，在余温的作用下且轮毂暴露在空气中易造成轮毂表面的氧化，此时为减少轮毂的氧化，需要将轮毂在真空的环境下进行清洗。
清洗过程中主要采用碳氢清洗剂进行清洗，碳氢清洗剂对轮毂进行清洗后，将真空环境中清洗后的混有冷却油的碳氢清洗剂混合液加热至100-130℃，本实施例中优选为120℃，使得碳氢清洗剂从混合液中蒸发出来，并进行冷却后重新回收利用，而由于混合液中冷却油的汽化温度较高，不会随碳氢清洗剂一起蒸发出来。
经过清洗后轮毂进入到步骤S5：退火步骤，以增加经过退火轮毂的表面硬度，退火步骤中，需要将轮毂放入到退火设备上，并使齿形部朝下放置，加热过程采用超音频进行加热，超音频加热时，退火设备上的灯丝电压为10.6V,产生的栅极电流为1.05A,屏极电流为8A，屏极电压为11.5KV，且在整个加热过程中加热频率为30-40KHZ，而加热的功率为95-105KW，本实施例中优选为100KW，并且采用100KW的超音频加热时间为14-15s，以控制在14.5s为最佳；之后再通过喷水进行冷却，喷水冷却的时间的为29-31s，本实施例中优选为30s，至此完成对轮毂的退火处理。
轮毂在退火过程中进行喷水冷却后，由于轮毂上依然存在余热，可将退火设备中放置轮毂处上升6-7mm继续喷水冷却29-31s，以进一步降低轮毂上残余的热量，之后再下降至初始位置并取出工件进行检测。
步骤S6：轮毂表面抛丸步骤，采用直径为0.8mm的钢丸进行吊挂45-55min，本实施例中优选为50min，冲击轮毂的表面以除去轮毂上的氧化物及脏物。
实施例二：
参见图3，一种退火装置，包括机架4，机架4的底部设有承载台7，承载台7的上方设有环形退火台5，环形退火台5外套设有喷水圈6，喷水圈6与环形退火台5呈同心设置，且喷水圈6的直径大于环形退火台5的直径，喷水圈6的内环壁与环形退火台5的外环壁之间留有供轮毂本体1进入的空间。
环形退火台5背离承载台7的侧壁上向上延伸有两个呈对称设置的第一定位块51，喷水圈6背离承载台7的端面上竖直设有两根呈对称设置的固定杆9，固定杆9远离喷水圈6的端部朝环形退火台5方向延伸有固定块91。
位于环形退火台5正下方的承载台7上设有驱动气缸71，驱动气缸71的输出轴朝向环形退火台5方向且输出轴的端部固定有用于放置轮毂的托盘8，托盘8上设有两个呈对称设置的第二定位块81，轮毂放置在托盘8上，第二定位块81的外侧壁与轮毂内孔3的孔壁相抵接以对轮毂进行定位固定。
参见图3、图4，喷水圈6内沿周向方向开设有有喷水腔62，喷水腔62朝向环形退火台5的腔壁上沿喷水圈6的周向方向均匀贯穿有若干喷水口61，喷水口61朝环形退火台5的底部方向呈倾斜向下设置，本实施例中喷水口61的倾斜角度优选为45度。
本实施例的工作原理：
当需要对轮毂进行退火时，将轮毂放置在托盘8上，并使得第二定位块81的外侧壁抵接于齿形部2处内孔3的孔壁上进行稳固后，驱动气缸71驱动托盘8向上运动，使得轮毂运动至环形退火台5外，并使得环形退火台5的外环壁抵接于轮毂本体1处内孔3的孔壁上，并使得喷水圈6上的喷水口61朝向齿形部2方向，此时朝喷水腔62内通水，使得水从喷水口61内喷出并对齿形部2进行喷水保护，使得在对轮毂本体1部分进行超音频加热退火时，减少热量传递至齿形部2。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (10)

1.一种变速箱用轮毂的热处理工艺，其特征是：包括
步骤S1：装炉步骤，将轮毂放置在托架上并装入炉中，轮毂的齿形部朝上，且相邻的两个轮毂以及轮毂与托架的侧壁之间留有放置空间；
步骤S2：加热步骤，先将炉内温度预热至920℃，并使的轮毂随炉升温至900-920℃；
步骤S3：渗碳步骤，朝炉中滴加甲醇并充入丙烷；
步骤S4：冷却步骤，使轮毂随炉内的温度降低至830-850℃后，再通过冷却油进行冷却；
步骤S5：退火步骤，将轮毂从炉内取出并放入到退火设备上，并使齿形部朝下，采用超音频进行加热，再通过喷水进行冷却以保护不能退火的齿形部；
步骤S6：轮毂表面抛丸步骤，采用直径为0.8mm的钢丸进行吊挂45-55min，冲击轮毂的表面以除去轮毂上的氧化物及脏物。
2.根据权利要求1所述的一种变速箱用轮毂的热处理工艺，其特征是：所述步骤S3包括步骤S31，对轮毂进行强渗处理，强渗时间230min-250min，以使轮毂上的强渗碳势达到1%-1.2%；步骤S32，强渗后对轮毂进行渗碳扩散，扩散时间110min-130min，以使轮毂上的扩散碳势达到0.7%-0.9%。
3.根据权利要求1所述的一种变速箱用轮毂的热处理工艺，其特征是：所述步骤S4中，冷却油采用油温为100-120℃且油冷却的冷却时间为25-35min。
4.根据权利要求1所述的一种变速箱用轮毂的热处理工艺，其特征是：所述步骤S4与步骤S5之间，将轮毂从炉中取出后放入真空环境中清洗。
5.根据权利要求4所述的一种变速箱用轮毂的热处理工艺，其特征是：真空环境中清洗轮毂所采用的清洗剂为碳氢清洗剂，清洗之后在真空状态中加热100-130℃时混合液中的碳氢清洗剂蒸发出来，蒸发的碳氢清洗剂冷却后再进行回收。
6.根据权利要求1所述的一种变速箱用轮毂的热处理工艺，其特征是：所述步骤S5中，轮毂加热采用95-105KW的超音频加热14-15s，喷水冷却的时间的为29-31s。
7.根据权利要求6所述的一种变速箱用轮毂的热处理工艺，其特征是：所述轮毂在退火过程中喷水冷却后，将退火设备中放置轮毂处上升6-7mm继续喷水冷却29-31s后，下降至初始位置并取出工件进行检测。
8.一种退火装置，其特征是：包括机架(4)，所述机架(4)上设有环形退火台(5)、喷水圈(6)以及承载台(7)，所述环形退火台(5)的外环壁与轮毂内孔(3)的孔壁相抵，所述喷水圈(6)套设于所述环形退火台(5)外，所述喷水圈(6)的内壁上设有若干喷水口(61)，所述喷水口(61)朝所述环形退火台(5)的底部方向倾斜，所述承载台(7)位于所述环形退火台(5)的下方，且所述承载台(7)上设有驱动气缸(71)，所述驱动气缸(71)的输出轴上设有用于放置轮毂的托盘(8)。
9.根据权利要求8所述的一种退火装置，其特征是：所述环形退火台(5)的侧壁上设有第一定位块(51)，所述托盘(8)上设有第二定位块(81)，所述第一定位块(51)与第二定位块(81)的外侧壁均与内孔(3)的孔壁相抵。
10.根据权利要求8所述的一种退火装置，其特征是：所述喷水圈(6)背离所述承载台(7)端面上竖直设有固定杆(9)，所述固定杆(9)的端部朝所述环形退火台(5)方向延伸有固定块(91)，所述固定块(91)抵压于轮毂本体(1)背离齿形部(2)的端面上。
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