CN109694948A - 一种行星齿轮轴镀镍时效工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种行星齿轮轴镀镍时效工艺，涉及汽车零部件的表面热处理技术领域，首先将行星齿轮轴原料填装于工装和料架上，然后送入真空炉内，并操控真空炉的抽真空装置进行抽真空作业，然后操控真空炉的加热装置进行升温‑保温‑降温作业，最后取出真空炉内的行星齿轮轴原料。行星齿轮轴原料吸附的氢原子在真空环境中被排出，并及时被抽真空装置抽走，从而达到减低行星齿轮轴原料内部氢含量，预防行星齿轮轴早期发生氢脆断裂失效的目的。在真空条件下，零部件的加热保温不受空气的影响，有利于提高行星齿轮轴原料表面镀镍层的致密性，从而达到提高行星齿轮轴耐磨性能和硬度的目的，进而达到提高行星齿轮轴使用稳定性和安全性的目的。

Description

一种行星齿轮轴镀镍时效工艺
技术领域
本发明涉及汽车零部件的表面热处理技术领域，尤其是涉及一种行星齿轮轴镀镍时效工艺。
背景技术
随着我国汽车工业的高速发展，汽车保有量以及汽车年销售量大幅提高，合资品牌和自主品牌均在加大对汽车产业技术研发的投入，因此，围绕高品质、节能、环保理念的各种先进热处理技术在汽车零部件生产中得到广泛应用。热处理技术是汽车零部件获得所需求的使用性能的重要技术手段，同时也是实现产品可靠性、耐久性以及安全性的重要保证，尤其是对汽车零部件的表面热处理而言，直接关系到汽车操控的稳定性和安全性。
汽车差速器是汽车的重要组成部分之一，主要由半轴齿轮、行星齿轮以及齿轮架组成，用于调整车轮的转速差。在汽车差速器中，行星齿轮安装于行星齿轮轴上，且行星齿轮轴的机械性能好坏直接影响行星齿轮、汽车差速器使用的稳定性和安全性。
行星齿轮轴的材料多为低碳合金钢，一般需要经过机加工、渗碳淬火、化学镀镍处理和镀镍时效处理，再安装于汽车差速器内。化学镀镍处理工艺和镀镍时效处理工艺可以提高零部件表面的耐磨性能，但由于前期生产流程的缺陷，容易导致安装在差速器中的行星齿轮轴发生早期断裂失效现象，严重的情况会导致差速器损坏。经过分析，行星齿轮轴断裂失效的主要原因是在化学镀镍处理酸洗工序部分中氢原子被零部件吸附，造成行星齿轮轴氢含量超标，导致行星齿轮轴在车辆行驶过程中容易发生氢脆断裂失效的问题。
因此，如何提供一种汽车行星齿轮轴的表面热处理技术，保证行星齿轮轴化学镀镍后有足够的硬度和耐磨性，但同时不能造成行星齿轮轴氢脆断裂，已成为业内人士亟待解决的技术问题。
发明内容
针对上述技术问题，本发明的目的在于提供一种行星齿轮轴镀镍时效工艺，通过真空加热并保温的方式完成行星齿轮轴的热处理作业，从而达到提高行星齿轮轴化学镀镍后的耐磨性，同时去除行星齿轮轴吸附的氢原子的目的，进而达到提高行星齿轮轴使用稳定性和安全性的目的。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种行星齿轮轴镀镍时效工艺，包括有如下步骤，S1.将完成化学镀镍处理后的行星齿轮轴原料填装于工装上，并将工装填装于料架上；S2.将填装有行星齿轮轴原料的料架送入真空炉内，并关闭真空炉的炉体；S3.启动真空炉的抽真空装置，进行抽真空操作；S4.启动真空炉的加热装置，进行加热保温操作；S5.控制真空炉的加热装置进行降温操作，行星齿轮轴原料与真空炉共同降温；S6.开启真空炉的炉体，并取出填装有行星齿轮轴原料和工装的料架。
通过采用上述技术方案，作业人员首先将完成化学镀镍处理后的行星齿轮轴原料填装于工装和料架上，然后将料架送入真空炉内，并操控真空炉的抽真空装置进行抽真空作业，然后操控真空炉的加热装置进行升温-保温-降温作业，最后取出真空炉内完成镀镍（后）时效处理作业的行星齿轮轴原料。真空环境对行星齿轮轴原料具有除气的作用，即行星齿轮轴原料在化学镀镍处理中吸附的氢原子在真空环境中被排出，并及时被抽真空装置抽走，避免二次吸附氢原子，从而达到减低行星齿轮轴原料内部氢含量的目的，进而达到预防行星齿轮轴早期发生氢脆断裂失效的目的。在真空条件下，零部件的加热保温不受空气的影响，有利于提高行星齿轮轴原料表面镀镍层的致密性，从而达到提高行星齿轮轴耐磨性能和硬度的目的，进而达到提高行星齿轮轴使用稳定性和安全性的目的。
本发明进一步设置为：在步骤S4中，真空炉经由加热装置加热后的炉内保温温度设置为300-400℃。
通过采用上述技术方案，将真空炉的炉内保温温度范围设置为300-400℃，在此温度范围内，既可以保证行星齿轮轴原料的除氢效果，又可以降低过多的能量损耗，同时有利于行星齿轮轴原料的性能时效变化，即有利于提高行星齿轮轴原料表面镀镍层的致密性。
本发明进一步设置为：在步骤S4中，真空炉经由加热装置加热后的炉内保温时间设置为0.5-2.0h。
通过采用上述技术方案，将真空炉的炉内保温时间范围设置为0.5-2.0h，炉内保温时间与炉内保温温度相配合，即在此时间和温度范围内，既可以保证行星齿轮轴原料的除氢效果，又有利于提高行星齿轮轴原料表面镀镍层的致密性，并降低多余的能量损耗。
本发明进一步设置为：在步骤S4中，真空炉经由加热装置加热至保温温度的升温时间设置为30-90s。
通过采用上述技术方案，将真空炉的炉内温度升温时间控制在30-90s内，即真空炉可在较短的时间内快速升温至保温温度，以达到提高行星齿轮轴镀镍时效处理效率的目的，同时有利于降低多余的能量损耗。
本发明进一步设置为：在步骤S5中，行星齿轮轴原料随真空炉降温至150-250℃。
通过采用上述技术方案，完成真空-保温处理后的行星齿轮轴原料随真空炉共同降温至150-250℃，再从真空炉内取出，不直接在真空炉内降温至常温，有利于提高真空炉的实际利用效率；同时行星齿轮轴原料在取出后可以在外部环境中迅速氧化形成氧化膜，保护镀镍层和行星齿轮轴的低碳合金钢结构。
本发明进一步设置为：在真空炉的炉体内设置温度检测器，对真空炉炉体内的温度进行实时监测。
通过采用上述技术方案，操作人员或者使用者可通过温度检测器实时对真空炉炉体内的温度进行监测，既可以实现有效调控的作用，又可以实现预警的作用。
本发明进一步设置为：在步骤S3中，真空炉在抽真空装置作用下的真空度设置为10-10-2pa。
通过采用上述技术方案，将真空炉的炉内真空度设置为10-10-2pa，在此真空度范围内，既可以保证行星齿轮轴原料的除氢效果，又有利于行星齿轮轴原料的性能时效变化，即有利于提高行星齿轮轴原料表面镀镍层的致密性。
本发明进一步设置为：在真空炉的炉体内设置真空度检测器，对真空炉炉体内真空度进行实时监测。
通过采用上述技术方案，操作人员或者使用者可通过真空度检测器实时对真空炉炉体内的真空度进行监测，既可以实现有效调控的作用，又可以实现预警的作用。
本发明进一步设置为：在步骤S1的填料作业过程中，采用交错叠置的填装方式完成行星齿轮轴原料的工装填装作业。
通过采用上述技术方案，采用交错叠置的填装方式将行星齿轮轴填装于工装上，以保证行星齿轮轴原料在真空炉炉体内加热保温过程中的通透性，即提高行星齿轮轴原料的除氢效果和性能时效效果，同时提高填装率，即提高镀镍时效处理的零部件处理效率。
本发明进一步设置为：将装载有行星齿轮轴原料的工装填装于料架上，并采用交错叠置的填装方式完成工装的料架填装作业。
通过采用上述技术方案，采用交错叠置的填装方式将工装填装于料架上，以进一步保证行星齿轮轴原料在真空炉炉体内加热保温过程中的通透性，即提高进一步行星齿轮轴原料的除氢效果和性能时效效果，同时提高操作人员上下料的便利性以及镀镍时效处理的作业效率。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
其一：真空炉营造高温真空环境，以排出行星齿轮轴原料在化学镀镍处理中吸附的氢原子，并及时被抽真空装置抽走，有利于减低行星齿轮轴原料内部的氢含量，起到预防行星齿轮轴早期发生氢脆断裂失效的作用。零部件的加热保温在真空环境中不受空气的影响，有利于提高行星齿轮轴原料表面镀镍层的致密性，从而起到提高行星齿轮轴耐磨性能和硬度的作用，进而起到提高行星齿轮轴使用稳定性和安全性的作用；
其二：对真空炉内的真空度、保温温度、保温时间以及升温时间进行限制，既有利于提高行星齿轮轴原料的除氢效果和机械性能时效处理效果，又有利于提高行星齿轮轴镀镍时效处理的效率；
其三：操作人员或者使用人员可通过温度检测器和真空度检测器对真空炉炉体内的温度和真空度进行实时监测，并根据反馈的信息通过抽真空装置和加热装置进行调整，以保证行星齿轮轴镀镍时效处理的顺利进行，同时提高镀镍时效处理的安全性以及行星齿轮轴原料的使用可靠性。
附图说明
图1是行星齿轮轴镀镍时效工艺的流程框图；
图2是行星齿轮轴镀镍时效工艺的温度-时间曲线、真空度-时间曲线示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
结合图1和图2所示，一种行星齿轮轴镀镍时效工艺，通过真空炉营造高温真空环境，并将完成化学镀镍处理后的行星齿轮轴原料送入真空炉中，以利用高温真空环境排出行星齿轮轴内部的氢原子，从而达到降低行星齿轮轴原料内部氢含量的目的，进而解决行星齿轮轴容易发生早期氢脆断裂失效的问题。在高温真空环境中，行星齿轮轴原料加热保温不会受到空气影响，行星齿轮轴原料表面的镀镍层更为致密，有利于提高行星齿轮轴原料表面的耐磨性能和硬度。在降低行星齿轮轴内部氢含量的同时，提高行星齿轮轴表面镀镍层的致密性，从而达到提高行星齿轮轴使用稳定性和安全性的目的，进而达到延长汽车差速器使用稳定性、安全性以及使用寿命的目的。
作业人员在向真空炉内送入行星齿轮轴原料时，需要先将行星齿轮轴原料填装于工装上，并将多组工装整合填装于料架上，再将承载有行星齿轮轴原料和工装的料架整体送入真空炉内进行真空-加热-保温处理作业。作业人员在上料时需要采用交错叠置的方式将行星齿轮轴原料装填于工装上，同时还需要采用交错叠置的方式将填装有行星齿轮轴原料的工装装填于料架上。采用交错叠置式的填装方式完成行星齿轮轴和工装的填料作业，有利于提高行星齿轮轴在真空炉内加热-保温过程中的通透性，即提高单一行星齿轮轴自身与炉体的通透性以及相邻行星齿轮轴之间的通透性，进而达到提高行星齿轮轴除氢效果的目的。
真空炉内设置有抽真空装置和加热装置，抽真空装置用于营造真空炉炉体内的真空环境，并将排出的氢原子迅速抽走，避免二次吸附的现象发生，且加热装置用于升温营造高温热处理环境。真空炉炉体内设置有温度检测器和真空度检测器，作业人员可根据检测反馈得到的数据以及实际热处理进程，调控抽真空装置和加热装置的工作状态，即达到实时监控行星齿轮轴镀镍时效处理的目的，进而达到提高镀镍时效处理安全性和可靠性的目的。
在进行真空-加热-保温处理作业时，真空炉先通过抽真空装置完成真空炉的抽真空作业，然后通过加热装置升温至保温温度，并在保温温度维持一定时间（保温时间内完成行星齿轮轴的除氢改性处理），再降温至降温温度，最后取出完成镀镍时效处理后的行星齿轮轴原料。
为了获得更好的除氢效果和性能时效处理效果，需要对真空炉内的保温温度、保温时间以及真空度进行限制。经过实验测试，真空炉经由加热装置加热后的炉内保温温度范围设置为300-400℃，而保温时间范围设置为0.5-2.0h；且真空炉经由抽真空装置作用下的真空度范围设置为10-10-2pa，以实现提高行星齿轮轴原料除氢效果的同时，提高行星齿轮轴原料表面镀镍层致密性的目的。
真空炉经由加热装置加热至保温温度的升温时间范围设置为30-90s，在本实施例中选择设置为1min，以迅速升温至保温温度，实现提高镀镍时效处理效率并降低能耗的目的。
当进行下料作业时，即将完成镀镍时效处理后的行星齿轮轴从真空炉内取出时，需要对行星齿轮轴原料随真空炉降温的温度进行限制，即降温温度的范围设置为150-250℃，以提高真空炉的实际利用效率，同时行星齿轮轴原料在取出后可以在外部环境中迅速氧化形成氧化膜，保护镀镍层和行星齿轮轴的低碳合金钢结构。
下面结合具体动作对本实施例作进一步阐述：
S1.上料操作，将完成化学镀镍处理后的行星齿轮轴原料依照交错叠置的方式填装于工装上，并将工装同样依照交错叠置的方式填装于料架上；S2.送料操作，将填装有行星齿轮轴原料的料架送入真空炉内，并关闭真空炉的炉体；S3.抽真空操作，启动真空炉的抽真空装置，进行抽真空操作，使得真空炉炉内真空度在10-10-2pa；S4.加热保温操作，启动真空炉的加热装置，在1min内迅速升温至300-400℃；S5.降温操作，控制真空炉的加热装置,使得行星齿轮轴原料与真空炉共同降温至150-250℃；S6.下料出料操作，开启真空炉的炉体，并取出填装有行星齿轮轴原料和工装的料架。
本具体实施方式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)

1.一种行星齿轮轴镀镍时效工艺，其特征在于：包括有如下步骤，
S1.将完成化学镀镍处理后的行星齿轮轴原料填装于工装上，并将工装填装于料架上；
S2.将填装有行星齿轮轴原料的料架送入真空炉内，并关闭真空炉的炉体；
S3.启动真空炉的抽真空装置，进行抽真空操作；
S4.启动真空炉的加热装置，进行加热保温操作；
S5.控制真空炉的加热装置进行降温操作，行星齿轮轴原料与真空炉共同降温；
S6.开启真空炉的炉体，并取出填装有行星齿轮轴原料和工装的料架。
2.根据权利要求1所述的一种行星齿轮轴镀镍时效工艺，其特征在于：在步骤S4中，真空炉经由加热装置加热后的炉内保温温度设置为300-400℃。
3.根据权利要求2所述的一种行星齿轮轴镀镍时效工艺，其特征在于：在步骤S4中，真空炉经由加热装置加热后的炉内保温时间设置为0.5-2.0h。
4.根据权利要求3所述的一种行星齿轮轴镀镍时效工艺，其特征在于：在步骤S4中，真空炉经由加热装置加热至保温温度的升温时间设置为30-90s。
5.根据权利要求2所述的一种行星齿轮轴镀镍时效工艺，其特征在于：在步骤S5中，行星齿轮轴原料随真空炉降温至150-250℃。
6.根据权利要求1-5任意一项所述的一种行星齿轮轴镀镍时效工艺，其特征在于：在真空炉的炉体内设置温度检测器，对真空炉炉体内的温度进行实时监测。
7.根据权利要求1所述的一种行星齿轮轴镀镍时效工艺，其特征在于：在步骤S3中，真空炉在抽真空装置作用下的真空度设置为10-10-2pa。
8.根据权利要求7所述的一种行星齿轮轴镀镍时效工艺，其特征在于：在真空炉的炉体内设置真空度检测器，对真空炉炉体内真空度进行实时监测。
9.根据权利要求1所述的一种行星齿轮轴镀镍时效工艺，其特征在于：在步骤S1的填料作业过程中，采用交错叠置的填装方式完成行星齿轮轴原料的工装填装作业。
10.根据权利要求9所述的一种行星齿轮轴镀镍时效工艺，其特征在于：将装载有行星齿轮轴原料的工装填装于料架上，并采用交错叠置的填装方式完成工装的料架填装作业。
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