CN115612797A - 一种汽车主动锥齿轮螺纹部位退火工艺及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及机械制造技术领域，具体涉及一种汽车主动锥齿轮螺纹部位退火工艺及其应用。该工艺是采用单匝线圈先对花键圆角进行停留加热，再对螺纹部位进行扫描循环退火，扫描前先有一单独对花键圆角进行停留加热的工步，扫描过程中有对螺纹末端进行停留加热的工步，多次循环操作，能够很好的保证螺纹部位、花键圆角处退火温度均匀，一致性好，从而实现螺纹部位、花键圆角良好的硬度与强度韧性，保证质量的稳定可靠，有效减少圆角处断裂掉头、螺纹中间断裂问题。

Description

一种汽车主动锥齿轮螺纹部位退火工艺及其应用
技术领域
本发明涉及机械制造技术领域，具体涉及一种汽车主动锥齿轮螺纹部位退火工艺及其应用。
背景技术
汽车主动锥齿轮为伞状结构，上端伞部为齿轮头部，与被动齿轮配合用来传递扭矩与冲击，需要承受较高的接触疲劳，下端柄状结构为轴径部位，轴径部位末端为螺纹结构，螺纹相邻部位为带圆角过渡的花键部位。
目前，国内一般是采用工件整体渗碳前在螺纹部位及花键圆周部位涂抹防渗涂料，然后整体感应加热退火，或者简单的循环扫描加热退火，这些方法因为要涂防渗涂料，效率极低，且成本高；同时退火时花键圆周与螺纹部位温度差异大，导致退火质量不稳定，在实际使用时容易出现花键圆周部位硬度未退下来“圆角处断裂掉头”或螺纹部位因退火温度高而二次淬火出现“螺纹中间断裂”现象。
发明内容
针对现有技术所存在的技术问题，本发明提供了一种汽车主动锥齿轮螺纹部位退火工艺，不需要在螺纹部位涂防渗涂料，且能够很好的保证螺纹部位、花键圆角处退火温度均匀，一致性好，实现螺纹部位、花键圆角良好的硬度与强度韧性，保证质量的稳定可靠。
本发明采用如下技术方案：
本发明提供一种汽车主动锥齿轮螺纹部位退火工艺，包括以下步骤：
步骤S1，采用单匝线圈对工件的花键圆角进行感应加热15～25s，将工件以恒定的速度V1沿垂直线圈的方向移动至线圈正对应螺纹末端的位置，对螺纹端面进行加热1～3s后，停止加热；
步骤S2，将工件以恒定的速度V2恢复至线圈正对花键圆角部位，加热启动，对工件的花键圆角进行感应加热0～2s，将工件再次以恒定的速度V3沿垂直线圈的方向移动至正对应螺纹末端的位置，对螺纹端面进行加热1～3s后，停止加热；
步骤S3，多次循环重复步骤S2至工件退火后硬度满足要求即可；
其中，所述工件的螺纹部位未涂抹防渗涂料，且所述工件始终以预设的转速转动。
作为一种优选的实施方式，步骤S1中的速度V1和步骤S2中的速度V2和速度V3相同。
作为一种优选的实施方式，速度V1和/或速度V2和/或速度V3为1900～5000mm/min。
作为一种优选的实施方式，工件预设的转速为90～150r/min。
作为一种优选的实施方式，加热时，线圈的功率为20-40KW。
作为一种优选的实施方式，加热时，线圈的功率通过模拟调功方式实现，具体为：在负载一定(感应器、变压器、电容器等)条件下，调整程序中的模拟调功参数即可，模拟调功参数一般设置为60～90％。
作为一种优选的实施方式，步骤S3中循环重复步骤S2的次数为1～3次。
本发明还提供一种上述汽车主动锥齿轮螺纹部位退火工艺在汽车主动锥齿轮制造中的应用。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
(1)本发明采用单匝线圈先对花键圆角进行停留加热，再对螺纹部位进行扫描循环退火，扫描前先有一单独对花键圆角进行停留加热的工步，扫描过程中有对螺纹末端进行停留加热的工步，多次循环操作，能够很好的保证螺纹部位、花键圆角处退火温度均匀，一致性好，从而实现螺纹部位、花键圆角良好的硬度与强度韧性，保证质量的稳定可靠，有效减少圆角处断裂掉头、螺纹中间断裂问题。
(2)不用涂抹防渗涂料，节约人工及涂料成本，得到的产品仍旧能够满足硬度要求，且退火后硬度切检合格率能达到99％以上。
附图说明
图1为本发明中涉及到的汽车主动给锥齿轮的结构示意图；
图2为退火时工件与线圈相对位置示意图；
图中，
1工件、2线圈、1.1齿轮头部、1.2主动轮轴径、1.3花键部位、1.4花键圆角、1.5螺纹部位、1.6螺纹末端。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细说明，以使本领域的技术人员更加清楚地理解本发明。
以下各实施例，仅用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。基于本发明中的具体实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的情况下，所获得的其他所有实施例，都属于本发明的保护范围。
伞状结构的汽车主动锥齿轮结构如图1所示，其中1为工件，部位1.1为齿轮头部，1.2为主动轮轴径，1.3为花键部位，1.4为花键圆角，1.5为螺纹部位，1.6为螺纹末端。
图2为本发明实施例中感应加热时工件与感应器相对位置示意图，其中1为工件，2为感应器线圈。
实施例1
本实施例提供了一种汽车主动锥齿轮螺纹部位退火工艺，螺纹退火在一台立式退火机床上进行，工件头部朝上，以轴径定位，方便装料卸料操作，工件被拖板托着在伺服电机的控制下上下移动，感应器为单匝环形线圈，位置固定不动，加热过程中，工件始终保持旋转，转速一般为90～150r/min，机床触摸屏为西门子PIC，加热过程分为以下步骤：
1.1从上下料位置(A位置)下降到加热起始位(B位置，此时线圈正对着花键圆角)，下降速度一般为2500～5000mm/min，停留一段时间，对花键圆角进行感应加热(此时也会有部分温度蔓延至螺纹部位)，加热功率由模拟调功在触摸屏中设置，在在负载一定(感应器、变压器、电容器)条件下，模拟调功一般为60-90％，连续可调，加热时间也在触摸屏中设置，一般为15～25s，连续可调；
1.2工件以恒定速度V1上升，加热保持，对螺纹部位进行扫描加热，此段移动速度在触摸屏中设定，速度V1一般为1900～5000mm/min，连续可调，加热功率的调功值同步骤1.1中；
1.3加热保持，工件继续上升至结束位(C位置，此时线圈正对着螺纹末端)，停留一段时间，对螺纹端面进行感应加热，一般为1～3s，加热功率调功值同步骤1.1；
1.4停止加热，将工件以速度V2下降至B位置，加热启动，开始第2次花键圆角停留加热，加热功率调功值同步骤1.1，加热时间在触摸屏中单独设定，一般为0～2s；
1.5加热保持，工件继续上升至结束位(C位置，此时线圈正对着螺纹末端)，停留一段时间，对螺纹端面进行感应加热，一般为1～3s，加热功率调功值同步骤1.1；
1.5重复1.4、1.5动作，1.4、1.5动作为一个循环；
1.6多次循环即可，循环次数一般为2次(加上第一次，共加热扫描3次)。
本实施例所提供的汽车主动锥齿轮螺纹部位退火工艺，退火前不涂防渗涂料，节约人工及涂料成本；相对于螺旋双匝感应器，整体感应加热退火工艺，螺纹部位、花键圆周部位、螺纹末端部位工艺参数均可在触屏上单独设置与调整，有一个热传导的过程，加热温度更均匀，一致性好，退火后硬度散差小，生产过程中未出现硬度超差现象；相对于单纯的循环扫描退火工艺，该工艺增加了扫描前对花键圆角进行一次单独加热退火工步，花键圆角退火过渡区更容易保证，循环扫描退火过程中，增加了对螺纹末端进行停留加热的工步，螺纹部位整体温度更均匀，一致性高，螺纹处硬度散差小，质量保证好，整个工艺一般共循环3次，生产效率高，成本低。
借助机床的西门子触摸屏PIC功能，加热过程的所有参数都可设定在一个工艺菜单号中，工艺人员依靠密码登录进行编辑与调整，操作人员只需要进行选择调用工艺菜单号即可，方便操作。
该方法能够有效解决常规工艺中出现的花键圆角部位硬度未退下来导致的“圆角处断裂掉头”现象及螺纹部位因退火温度高而二次淬火导致“螺纹中间断裂”的现象。
实施例2
本实施例提供一种RC0638系列的汽车主动锥齿轮螺纹部位退火工艺，其与实施例1的不同之处在于各参数的不同，具体如下：
将工件以2500mm/min的速度从上下料位置(A位置)下降到加热起始位(B位置，此时线圈正对着花键圆角)，工件始终保持旋转，转速为127r/min，在感应器、变压器、电容器固定不变条件下，系统中设定模拟调功为70％，此时加热功率26.8KW；
采用单匝线圈对工件的花键圆角进行感应加热20s，将工件以恒定的速度V11900mm/min沿垂直线圈的方向移动至线圈正对应螺纹末端的位置，对螺纹端面进行加热2s后，停止加热；
将工件以恒定的速度V21900mm/min恢复至线圈正对花键圆角位置，加热启动，对工件的花键圆角进行感应加热1s，将工件再次以恒定的速度V31900mm/min沿垂直线圈的方向移动至正对应螺纹末端的位置，对螺纹端面进行加热2s后，停止加热；2次循环重复该步骤即可；
其中，所述工件的螺纹部位未涂抹防渗涂料。
将处理后的工件经过纵向线切割、打磨、抛光后在洛氏硬度计下检测，每个部位在多个位点进行检测，其中圆角处硬度检测结果分别为37HRC、39HRC、38HRC，螺纹部位硬度检测结果分别为：41HRC、34HRC、33HRC、33HRC、41HRC、41HRC，满足硬度在24～45HRC的要求。
实施例3
本实施例提供一种F939系列的汽车主动锥齿轮螺纹部位退火工艺，其与实施例1的不同之处在于各参数的不同，具体如下：
将工件以2500mm/min的速度从上下料位置(A位置)下降到加热起始位(B位置，此时线圈正对着花键圆角)，工件始终保持旋转，转速为127r/min，在感应器、变压器、电容器固定不变条件下，系统中设定模拟调功为70％，此时加热功率39.5KW；
采用单匝线圈对工件的花键圆角进行感应加热24s，将工件以恒定的速度V14500mm/min沿垂直线圈的方向移动至线圈正对应螺纹末端的位置，对螺纹端面进行加热2s后，停止加热；
将工件以恒定的速度V24500mm/min恢复至线圈正对花键圆角位置，加热启动，对工件的花键圆角进行感应加热0s，将工件再次以恒定的速度V34500mm/min沿垂直线圈的方向移动至正对应螺纹末端的位置，对螺纹端面进行加热2s后，停止加热；2次循环重复该步骤即可；
其中，所述工件的螺纹部位未涂抹防渗涂料。
将处理后的工件经过纵向线切割、打磨、抛光后在洛氏硬度计下检测，每个部位在多个位点进行检测，其中圆角处硬度检测结果分别为40HRC、43HRC、41HRC，螺纹部位硬度检测结果分别为：40HRC、39HRC、31HRC、38HRC、39HRC、38HRC、40HRC、41HRC，满足硬度在24～45HRC的要求。
将之前采用多匝线圈(螺旋感应器)整体加热退火处理时工件的合格率及市场反馈情况进行比较，其中生产时切检合格率从之前的88.23％提高到了99％以上，圆角处断裂掉头反馈情况下降了97.1％，螺纹中间断裂反馈情况下降94.7％，由此可以看出，该工艺能够提高产品合格率，降低后工程不良，工艺操作稳定。
在此有必要指出的是，以上实施例仅限于对本发明的技术方案做进一步的阐述和说明，并不是对本发明的技术方案的进一步的限制，本发明的方法仅为较佳的实施方案，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种汽车主动锥齿轮螺纹部位退火工艺，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1，采用单匝线圈对工件的花键圆角进行感应加热15～25s，将工件以恒定的速度V1沿垂直线圈的方向移动至线圈正对应螺纹末端的位置，对螺纹端面进行加热1～3s后，停止加热；
步骤S2，将工件以恒定的速度V2恢复至线圈正对花键圆角部位，加热启动，对工件的花键圆角进行感应加热0～2s，将工件再次以恒定的速度V3沿垂直线圈的方向移动至正对应螺纹末端的位置，对螺纹端面进行加热1～3s后，停止加热；
步骤S3，多次循环重复步骤S2至工件退火后硬度满足要求即可；
其中，所述工件的螺纹部位未涂抹防渗涂料，且所述工件始终以预设的转速转动。
2.根据权利要求1所述的汽车主动锥齿轮螺纹部位退火工艺，其特征在于，步骤S1中的速度V1和步骤S2中的速度V2和速度V3相同。
3.根据权利要求1或2所述的汽车主动锥齿轮螺纹部位退火工艺，其特征在于，速度V1和/或速度V2和/或速度V3为1900～5000mm/min。
4.根据权利要求1所述的汽车主动锥齿轮螺纹部位退火工艺，其特征在于，工件预设的转速为90～150r/min。
5.根据权利要求1所述的汽车主动锥齿轮螺纹部位退火工艺，其特征在于，加热时，线圈的功率为20-40KW。
6.根据权利要求5所述的汽车主动锥齿轮螺纹部位退火工艺，其特征在于，加热时，线圈的功率通过模拟调功方式实现。
7.根据权利要求1所述的汽车主动锥齿轮螺纹部位退火工艺，其特征在于，步骤S3中循环重复步骤S2的次数为1～3次。
8.权利要求1～7任一项所述的汽车主动锥齿轮螺纹部位退火工艺在汽车主动锥齿轮制造中的应用。
9.一种汽车主动锥齿轮螺纹部位退火系统，其特征在于，该系统包含权利要求1～7任一项所述的退火工艺的参数。
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