CN112077247A - 一种高性能42CrMo齿轮的制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于齿轮加工技术领域，具体涉及一种高性能42CrMo齿轮的制作方法的方法。本发明的方法包括：确定工艺流程，并且对确定工艺流程中模锻成形工艺参数进行数值模拟和优化，然后采用指定原材料，经料坯加热、模锻成形、正火热处理、粗车、调质处理、精车处理，获得高性能42CrMo齿轮。采用本发明的工艺所制作的齿轮，其有益效果在于：（1）采用胎模锻成形，可以在齿轮本体获得良好的宏观纤维流向，齿轮内部组织致密、均匀；（2）在水冷淬火回火处理前，对齿轮实施无损检测，有利于确保齿轮内部和表面质量状况满足使用要求；（3）采用水冷淬火回火处理，齿轮本体的抗回火能力更高，耐磨性更好。
Description
技术领域
本发明属于齿轮加工技术领域，具体涉及一种高性能42CrMo齿轮的制作方法。
背景技术
关于42CrMo齿轮轴热处理工艺，以下的专利文献进行过披露：
CN105714087A披露了一种42CrMo齿轮轴热处理工艺，其特征在于，包括如下步骤，1）正火:将正火炉加热到870℃-880℃，保温1h，然后按照20℃/s空冷； 2）调质：将工件加热到840℃，然后油冷淬火，保温1h，再放入480℃回火炉中进行回火，保温1-1.5h，空冷； 3）感应加热淬火：在感应炉中将工件加热到890℃-900℃，保温时间35s，空冷，冷却速度65℃/s；4）低温回火：再次将工件加热到150—180℃，保温2.5h，空冷，冷却速度20℃/s。
以上的工艺，仅针对于42CrMo齿轮轴热处理的工艺进行改进，使得处理后的齿轮各方面的性能都得到显著的提升。但是关于无损检测以确保齿轮内部和表面质量状况满足要求方面、以及如何提高齿轮的抗回火能力及耐磨性能方面，上述的专利文献并未提及。
发明内容
为了解决上述的技术问题，本发明提供了一种内部质量高、性能优异、表面硬度均匀的齿轮的制作方法。
一种高性能42CrMo齿轮的制作方法的方法，该方法包括：确定工艺流程，并且对确定工艺流程中模锻成形工艺参数进行数值模拟和优化，然后采用指定原材料，经料坯加热、模锻成形、正火热处理、粗车、调质处理、精车处理，获得高性能42CrMo齿轮。
上述的调质处理包括：无损检测、水冷淬火+回火处理、表面硬度检测；其中有水冷时进行表面硬度检测；通过无损检测确定表面质量及内部质量合格之后，再进行水冷淬火回火，并实施淬火回火处理。
模锻成形的艺包括以下的步骤：利用附图1、附图2和附图3组成的组合模具，对加热好的料坯实施成形，其主要步骤包括：
2.1将预热至300℃左右的附图3所示的模具放入附图1所示模具中；
2.2 将加热好的料坯，去除表面氧化皮之后，放入2.1所述组合模具中，实施镦粗，至料坯高度与图1所示模具内腔平齐；
2.3 将预热至300℃左右的附图2所示模具放在2.2所述组合体的上面，保持凸台部位向下，利用油压机的上锤头将附图2所示模具压入附图1所示模具内腔，至附图2所示模具与外模圈上平面平齐；
2.4 采用φ120冲头从上向下冲去芯料后，脱模出坯，齿轮模锻成形完成。
第一齿轮模具为筒状结构；用于保证齿轮外圆成形；
第二齿轮模具为下部带有两个凸台的平板状，所述的两个凸台形状和大小相同；所述的两个凸台关于第二齿轮模具的竖向中心轴线对称；第二齿轮模具用于保证齿轮上部槽的成形；
第三齿轮模具为上部带有两个凸台的平板状，所述的两个凸台形状和大小相同；所述的两个凸台关于第二齿轮模具的竖向中心轴线对称；第三齿轮模具用于保证齿轮下部槽的成形。
第二齿轮模具与第三齿轮模具呈轴对称。
本发明所提供的一种高性能42CrMo齿轮的制作方法的方法，包括以下的步骤：
（1）确定所要采取的工艺流程；
（2）模锻成形工艺策划及数值模拟；
（3）根据数值模拟结果进行模锻工艺优化，并确定最终模锻方案，开始模具制作；所制作的模具分别如附图1、2、3所示；
（4）原材料复验，检验各项化学成分是否符合技术规范；若是检验各项化学成分符合技术规范之后，则进行（5）；
（5）根据锻造工艺确定料坯的规格和尺寸，下料；
（6）料坯加热：依据加热工艺，对料坯实施加热，同时预热模具；
（7）模锻成形：依据策划的模锻成形工艺，实施齿轮的胎模锻造成形；
（8）正火处理：待模锻成形的齿轮锻件冷却至室温后，测量各部尺寸，确保各部尺寸满足技术要求之后，将齿轮锻件按照正火工艺实施正火处理；
（9）粗车：对正火处理结束的毛坯，依据调质前粗车图纸进行粗车；
（10）无损检测：对粗车完成的齿轮锻件实施无损检测，确保其表面质量和内部质量合格后，实施淬火回火处理；
（11）水冷淬火+回火处理：对无损检测合格的齿轮锻件，依据水冷淬火回火工艺，实施淬火回火处理；其中，水冷时，将出炉后的齿轮预冷至表面约760℃，水冷3min，空冷50s；水冷2 min，空冷1.5 min；水冷2 min，及时转入炉内进行回火处理；
（12）表面硬度检测：对淬火回火后的齿轮实施表面硬度检测，确保其表面硬度及其均匀性合格；
（13）精车：依据精车图纸对表面硬度合格的齿轮锻件进行精车，使各部尺寸及表面质量达到合格产品的要求。
采用本发明的工艺所制作的齿轮，其有益效果在于：
（1）采用胎模锻成形，可以在齿轮本体获得良好的宏观纤维流向，齿轮内部组织致密、均匀；
（2）在水冷淬火回火处理前，对齿轮实施无损检测，有利于确保齿轮内部和表面质量状况满足使用要求；
（3）采用水冷淬火回火处理，齿轮本体的抗回火能力更高，耐磨性更好。
附图说明
图1为实施例1中的第一齿轮模具；
图2为实施例1中的第二齿轮模具；
图3为实施例1中的第三齿轮模具；
图4为齿轮正火工艺曲线；
图5为齿轮调质处理工艺曲线。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作更进一步的说明，以便本领域的技术人员更了解本发明，但并不因此限制本发明。
实施例1
一种高性能42CrMo齿轮的制作方法的方法，包括以下的步骤：
（1）确定所要采取的工艺流程；
（2）模锻成形工艺策划及数值模拟；
（3）根据数值模拟结果进行模锻工艺优化，并确定最终模锻方案，开始模具制作；
（4）原材料复验，检验各项化学成分是否符合技术规范；
（5）根据锻造工艺确定料坯的规格和尺寸，下料；
（6）料坯加热：依据加热工艺，对料坯实施加热，同时预热模具；
（7）模锻成形：依据策划的模锻成形工艺，实施齿轮的胎模锻造成形；模锻成形的艺包括以下的步骤：利用附图1、附图2和附图3组成的组合模具，对加热好的料坯实施成形，其主要步骤包括：
2.1将预热至300℃左右的附图3（第三齿轮模具）所示的模具放入附图1所示模具（第一齿轮模具）中；
2.2 将加热好的料坯，去除表面氧化皮之后，放入2.1所述组合模具中，实施镦粗，至料坯高度与图1所示模具内腔平齐；
2.3 将预热至300℃左右的附图2所示模具放在2.2所述组合体的上面，保持凸台部位向下，利用油压机的上锤头将附图2（第二齿轮模具）所示模具压入附图1所示模具内腔，至附图2所示模具与外模圈上平面平齐；
2.4 采用φ120冲头从上向下冲去芯料后，脱模出坯，齿轮模锻成形完成；
本发明中，所提及的齿轮模具有如下的特点：
第一齿轮模具为筒状结构；用于保证齿轮外圆成形；
第二齿轮模具为下部带有两个凸台的平板状，所述的两个凸台形状和大小相同；所述的两个凸台关于第二齿轮模具的竖向中心轴线对称；第二齿轮模具用于保证齿轮上部槽的成形；
第三齿轮模具为上部带有两个凸台的平板状，所述的两个凸台形状和大小相同；所述的两个凸台关于第二齿轮模具的竖向中心轴线对称；第三齿轮模具用于保证齿轮下部槽的成形。第二齿轮模具与第三齿轮模具呈轴对称。
（8）正火处理：待模锻成形的齿轮锻件冷却至室温后，测量各部尺寸，确保各部尺寸满足技术要求之后，将齿轮锻件按照正火工艺实施正火处理；
（9）粗车：对正火处理结束的毛坯，依据调质前粗车图纸进行粗车；
（10）无损检测：对粗车完成的齿轮锻件实施无损检测，确保其表面质量和内部质量合格后，实施淬火回火处理；
（11）水冷淬火+回火处理：对无损检测合格的齿轮锻件，依据水冷淬火回火工艺，实施淬火回火处理；其中，水冷时；将出炉后的齿轮预冷至表面约760℃，水冷3min，空冷50s；水冷2 min，空冷1.5 min；水冷2 min，及时转入炉内进行回火处理；
（12）表面硬度检测：对淬火回火后的齿轮实施表面硬度检测，确保其表面硬度及其均匀性合格；
（13）精车：依据精车图纸对表面硬度合格的齿轮锻件进行精车，使各部尺寸及表面质量达到合格产品的要求。
Claims (6)
1.一种高性能42CrMo齿轮的制作方法的方法，其特征在于，所述的方法包括：确定工艺流程，并且对确定工艺流程中模锻成形工艺参数进行数值模拟和优化，然后采用指定原材料，经料坯加热、模锻成形、正火热处理、粗车、调质处理、精车处理，获得高性能42CrMo齿轮。
2.如权利要求1所述的一种高性能42CrMo齿轮的制作方法，其特征在于，所述的模锻成形包括：利用第一齿轮模具、第二齿轮模具和第三齿轮模具所组成的组合模具，对加热好的料坯实施成形，其主要步骤包括：
S2.1将预热至290～310℃的第三齿轮模具放入第一齿轮模具中；
S2.2 将加热好的料坯，去除表面氧化皮之后，放入2.1中获得的组合模具中，实施镦粗，至料坯高度与第一齿轮模具内腔平齐；
S2.3 将预热至290～310℃的第二齿轮模具放在2.2中形成的组合体的上方部，保持凸台部位向下，利用油压机的上锤头将第二齿轮模具压入第一齿轮模具内腔，至第二齿轮模具与外模圈上平面平齐；
S2.4 采用φ120冲头从上向下冲去芯料后，脱模出坯，完成齿轮模锻成形。
3.如权利要求1所述的一种高性能42CrMo齿轮的制作方法，其特征在于，所述的第一齿轮模具为筒状结构；
第二齿轮模具为下部带有两个凸台的平板状，所述的两个凸台形状和大小相同；所述的两个凸台关于第二齿轮模具的竖向中心轴线对称；
第三齿轮模具为上部带有两个凸台的平板状，所述的两个凸台形状和大小相同；所述的两个凸台关于第二齿轮模具的竖向中心轴线对称。
4.如权利要求1所述的一种高性能42CrMo齿轮的制作方法，其特征在于，
第二齿轮模具与第三齿轮模具呈轴对称。
5.如权利要求1所述的一种高性能42CrMo齿轮的制作方法，其特征在于，所述的调质处理包括：无损检测、水冷淬火+回火处理、表面硬度检测；其中有水冷时进行表面硬度检测；通过无损检测确定表面质量及内部质量合格之后，再进行水冷淬火回火，并实施淬火回火处理。
6.如权利要求2所述的一种高性能42CrMo齿轮的制作方法的方法，包括以下的步骤：
（1）确定所要采取的工艺流程；
（2）模锻成形工艺策划及数值模拟；
（3）根据数值模拟结果进行模锻工艺优化，并确定最终模锻方案，开始模具制作；
（4）原材料复验，检验各项化学成分是否符合技术规范；
（5）根据锻造工艺确定料坯的规格和尺寸，下料；
（6）料坯加热：依据加热工艺，对料坯实施加热，同时预热模具；
（7）模锻成形：依据策划的模锻成形工艺，实施齿轮的胎模锻造成形；
（8）正火处理：待模锻成形的齿轮锻件冷却至室温后，测量各部尺寸，确保各部尺寸满足技术要求之后，将齿轮锻件按照正火工艺实施正火处理；
（9）粗车：对正火处理结束的毛坯，依据调质前粗车图纸进行粗车；
（10）无损检测：对粗车完成的齿轮锻件实施无损检测，确保其表面质量和内部质量合格后，实施淬火回火处理；
（11）水冷淬火+回火处理：对无损检测合格的齿轮锻件，依据水冷淬火回火工艺，实施淬火回火处理；其中，水冷时，将出炉后的齿轮预冷至表面约760℃，水冷3min，空冷50s；水冷2 min，空冷1.5 min；水冷2 min，及时转入炉内进行回火处理；
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（13）精车：依据精车图纸对表面硬度合格的齿轮锻件进行精车，使各部尺寸及表面质量达到合格产品的要求。
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