專利名稱：一種硬齒面發(fā)動機正時齒輪的表面氮化方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種發(fā)動機齒輪的制造方法，尤其是顯著提高齒輪表面氮化硬度的方法。
背景技術(shù)：
隨著發(fā)動機功率的增加和國家對汽車尾氣排放達歐標準的強制執(zhí)行，發(fā)動機正時齒輪 是排放達歐標準的關(guān)鍵零部件，它的強度和壽命尤為重要。為了達到理想的強度和壽命要
求，現(xiàn)在歐in、歐w的新一代發(fā)動機都采用硬齒面齒輪。而一般的硬齒面齒輪采用的是淬 火后磨齒工藝，其成本高、效率低，生產(chǎn)過程對環(huán)境有污染。也有采用氣體氮化的工藝也 能達到硬齒面齒輪的要求，但該工藝的加工工藝時間長、氮化過程工件變形量大、表面脆 性大、質(zhì)量不穩(wěn)定、效率較低，對環(huán)境有污染。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種硬齒面發(fā)動機正時齒輪的表面氮化方法，該方法氮化時變形 量極小、質(zhì)量穩(wěn)定，可解決齒輪的點蝕和剝落現(xiàn)象，生產(chǎn)工藝節(jié)能環(huán)保。
為此，本發(fā)明的技術(shù)方案為 一種硬齒面發(fā)動機正時齒輪的表面氮化方法，其步驟為
(1)、把己加工成形的齒輪放入氮化爐內(nèi)，然后升溫至530°C 540°C，其中升溫速 度80'C 120。C/小時，保證爐內(nèi)真空度的范圍為400—700pa;
(2) 、然后通入氨氣到氮化爐內(nèi)，保持爐內(nèi)溫度在53(TC—54(TC，每分鐘通入氨氣1.5 2L，爐內(nèi)真空度為450pa左右，時間為5 6h;
(3) 、然后升溫至550°C—560'C，繼續(xù)按每分鐘1.5 2L通入氨氣，同時按每分鐘l 1.5L通入氮氣，按每分鐘0.2 0.25L通入稀土溶液，爐內(nèi)真空度為550pa左右，時間為3 4h ;其中，稀土溶液的配比為稀土氯化物15g士5g 、乙醇500ml土5ml 、丙酮500ml 土5ml、 四氯化鈦20ml士5ml ;
(4)、然后，停止通入氨氣、氮氣、稀土溶液，保證爐內(nèi)真空度的范圍為400-700pa， 緩慢降溫，當降至150'C以下時，打開氮化爐空冷后取出齒輪。 有益效果
本發(fā)明中關(guān)鍵在于在氮氣氛圍下，氨氣熱分解的同時，加入稀土溶液，通過稀土充
分離子化后的作用，使鋼件表層的各種晶粒得以細化，齒輪的表面硬度提高了 HV50—150，從而提高產(chǎn)品的耐磨性，提升產(chǎn)品質(zhì)量，延長產(chǎn)品使用壽命的目的，達到了以較低的生產(chǎn)
成本滿足硬齒面齒輪的技術(shù)要求。該工藝的優(yōu)勢對中、小圓柱齒輪較為明顯，比較適宜汽
車發(fā)動機齒輪的生產(chǎn)。


圖1是本發(fā)明的實施裝置示意圖。
具體實施例方式
發(fā)動機正時齒輪加工的整個工藝流程是粗車齒坯一調(diào)質(zhì)一中檢一齒形加工一表面氮 化一清洗一檢驗一防銹包裝。具體描述如下
把材質(zhì)為42CrMo的發(fā)動機正時齒輪通過粗加工后進行調(diào)質(zhì)，硬度為HB290—310之間 在進行齒坯精加工和齒形加工后，進行表面氮化處理。
如圖l所示，首先描述本發(fā)明中氮化工藝時的實施裝置的結(jié)構(gòu)。鋼瓶3內(nèi)裝的液氨的 通過流量計2后通入離子氮化爐1內(nèi)；鋼瓶4內(nèi)裝的氮氣通過流量計2后通入離子氮化 爐1內(nèi)；錐形玻璃瓶5內(nèi)裝的稀土溶液通過流量計2后通入離子氮化爐1內(nèi)。
結(jié)合圖1所示的裝置進一步描述一種硬齒面發(fā)動機正時齒輪的表面氮化方法如下 (1)、把已加工成形的齒輪放入氮化爐內(nèi)，然后升溫至53(TC 54(TC，其中升溫速度 80°C 120°C/小時，保證爐內(nèi)真空度的范圍為400—700pa;
(2) 、然后通入氨氣到氮化爐內(nèi)，保持爐內(nèi)溫度在530°C—540°C ，每分鐘通入氨氣1.5 2L，爐內(nèi)真空度為450pa左右，時間為5 6h;
(3) 、然后升溫至550。C一560。C，繼續(xù)按每分鐘1.5 2L通入氨氣，同時按每分鐘l 1.5L通入氮氣，按每分鐘0.2 0.25L通入稀土溶液，爐內(nèi)真空度為550pa左右，時間為3 4h ;其中，稀土溶液的配比為稀土氯化物15g士5g 、乙醇500ml士5ml 、丙酮500m. ±5ml、 四氯化鈦20ml土5ml ;
(4)、然后，停止通入氨氣、氮氣、稀土溶液，保證爐內(nèi)真空度的范圍為400-700pa， 緩慢降溫，當降至150'C以下時，打開氮化爐空冷后取出齒輪。
在上述步驟中，氨氣、氮氣、稀土溶液的通入流量是通過各自的流量計來控制的。 稀土溶液的配置方法為先把稱好的稀土放入乙醇中，用玻璃棒輕輕攪拌溶解后再加 入丙酮搖均，再緩慢加入20 ml±5 ml四氨化鈦即可。將配配制好的稀土溶液放入一個容 積為IO升的錐形瓶中，瓶口用橡膠塞子密封，在橡膠塞子的中間鉆一個d)8mm的通孔，用外徑》8mm玻璃管扎入瓶中， 一頭露在外面，用橡膠導氣管插入玻璃管中， 一頭接在設(shè) 備的玻璃流量計上。使用時，利用爐子的負壓將稀土混合液氣體按一定的比例吸入，吸入 量為10% —15%。
本發(fā)明中提高氮化硬度的機理
稀土是一類原子結(jié)構(gòu)非常獨特的元素，它對離子滲氮的氣相活化，活性原子的吸附及 擴散三個過程均有影響，我們配制的稀土混合物依靠爐內(nèi)負壓，通過流量計按一定的比, 通入氮化爐中，由于稀土的原子半徑較大，即使是充分離子化后，仍比氮離子大的多，故 它在等離子的陰極位降區(qū)將以更大的能量轟擊工件的表面，并使表面濺射出更多的鐵原子， 產(chǎn)生位錯，使各種晶粒得以細化，各種晶體的缺陷增加，都有利于提高表面硬度，適當?shù)?調(diào)整氮氣比例，在某一階段，加入氮氣的通入量，在離子氮化爐中形成高氮勢，改善氮化
層的有關(guān)相結(jié)構(gòu)可以有效的提高零件的硬度，通過該發(fā)明硬度比以前同類產(chǎn)品提高HV80 一150 ,以前大批量生產(chǎn)只可達到HV550士30 ，而現(xiàn)在可以提高到HV680土40效果較為 顯著。
權(quán)利要求
1. 一種硬齒面發(fā)動機正時齒輪的表面氮化方法，其步驟為(1)、把已加工成形的齒輪放入氮化爐內(nèi)，然后升溫至530℃～540℃，其中升溫速度80℃～120℃/小時，保證爐內(nèi)真空度的范圍為400--700pa；(2)、然后通入氨氣到氮化爐內(nèi)，保持爐內(nèi)溫度在530℃-540℃，每分鐘通入氨氣1.5～2L，爐內(nèi)真空度為450pa左右，時間為5～6h；(3)、然后升溫至550℃—560℃，繼續(xù)按每分鐘1.5～2L通入氨氣，同時按每分鐘1～1.5L通入氮氣，按每分鐘0.2～0.25L通入稀土溶液，爐內(nèi)真空度為550pa左右，時間為3～4h；其中，稀土溶液的配比為稀土氯化物15g±5g、乙醇500ml±5ml、丙酮500ml±5ml、四氯化鈦20ml±5ml；(4)、然后，停止通入氨氣、氮氣、稀土溶液，保證爐內(nèi)真空度的范圍為400--700pa，緩慢降溫，當降至150℃以下時，打開氮化爐空冷后取出齒輪。
全文摘要
本發(fā)明提出了一種硬齒面發(fā)動機正時齒輪的表面氮化方法，該方法氮化時變形量極小、質(zhì)量穩(wěn)定，可解決齒輪的點蝕和剝落現(xiàn)象，生產(chǎn)工藝節(jié)能環(huán)保。其步驟為(1)把已加工成形的齒輪放入氮化爐內(nèi)，然后升溫至530℃～540℃，真空度的范圍為400-700Pa；(2)然后通入氨氣，保持爐內(nèi)溫度在530℃-540℃，每分鐘通入氨氣1.5～2L，時間為5～6h；(3)然后升溫至550℃-560℃，同時按每分鐘1～1.5L通入氮氣，按每分鐘0.2～0.25L通入稀土溶液，時間為3～4h；(4)然后，停止通入氨氣、氮氣、稀土溶液，保證爐內(nèi)真空度的范圍為400-700Pa，緩慢降溫，當降至150℃以下時，打開氮化爐空冷后取出齒輪。
文檔編號C23C8/26GK101285163SQ20081004765
公開日2008年10月15日 申請日期2008年5月12日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月12日
發(fā)明者呂海珠, 波 姜, 姜盛俠, 姜盛堂, 張建明, 勇 肖, 謝旭輝 申請人:十堰市鄖齒汽車零部件有限公司