大型重載機(jī)車齒輪滲碳淬火變形控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種鋼鐵工件的滲碳淬火及變形控制的工藝技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種 重載機(jī)車齒輪在滲碳淬火過程中變形控制的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 齒輪零件為獲得一定的強(qiáng)度、韌性和耐磨性，需進(jìn)行調(diào)質(zhì)、滲碳淬火、回火等一系 列熱處理。在滲碳淬火過程中，由于熱應(yīng)力、組織應(yīng)力及零件自重的復(fù)合作用導(dǎo)致齒輪變形 大且難以控制。大功率重載機(jī)車齒輪的高速與重載，特別是帶輻板結(jié)構(gòu)齒輪的滲碳淬火批 量化生產(chǎn)對(duì)制造精度提出了更高的要求。此類齒輪的熱處理變形控制方法，常采用增加后 續(xù)加工余量、配置淬火壓床、熱油淬火或等溫淬火的方法。如果增加后續(xù)加工余量，則降低 了齒輪材料的利用率，而且造成了機(jī)加工工時(shí)及刀具的大量浪費(fèi)，增加了齒輪的加工成本， 且由于帶輻板結(jié)構(gòu)齒輪形狀和結(jié)構(gòu)的特殊性，滲碳淬火的變形量很難通過后續(xù)的精加工以 修正；如果配置淬火壓床，則大幅提高了設(shè)備成本和齒輪的生產(chǎn)周期，而且對(duì)于不同結(jié)構(gòu)和 不同尺寸的齒輪需制作單獨(dú)的壓淬模具，這樣大幅的提高了齒輪的生產(chǎn)成本，降低了生產(chǎn) 效率。熱油淬火或等溫淬火也有一定的設(shè)備要求及相應(yīng)的工藝操作方法，并且這類工藝操 作復(fù)雜，控制不當(dāng)甚至?xí)觿↓X輪變形。
[0003] 為此，急需提出一種重載機(jī)車齒輪滲碳淬火變形控制的方法，以解決重載機(jī)車齒 輪滲碳淬火過程中變形大的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種重載機(jī)車齒輪滲 碳淬火變形控制的方法，旨在解決現(xiàn)有重載機(jī)車齒輪的滲碳淬火變形量大、廢品率高，生產(chǎn) 周期長(zhǎng)，成本高的不足。
[0005] 本發(fā)明的目的將通過以下技術(shù)方案得以實(shí)現(xiàn)： 一種大型重載機(jī)車齒輪滲碳淬火變形控制方法，包括如下步驟： 51、 鋼板選取放置步驟，選取一對(duì)鋼板分別放置于所述齒輪的輻板的兩側(cè)的凹陷部分， 所述鋼板的底部與所述齒輪的輻板結(jié)構(gòu)相匹配并貼合；所述鋼板的側(cè)壁與齒輪之間的 間距D= LX (Ti-TJXK微米，式中L為齒輪輻板的直徑(分米)，1\為齒輪的滲碳溫度(攝 氏度)，L為常溫(攝氏度)，K為齒輪鋼材的膨脹系數(shù)(微米）；所述鋼板的通孔位置與所述 齒輪的輻板減重孔相對(duì)； 52、 鋼板鎖緊步驟，將一雙頭螺栓穿過所述鋼板的通孔及所述齒輪的輻板減重孔，并用 螺母將鋼板及齒輪固定在一起； 53、 齒輪堆疊步驟，將固定有鋼板的齒輪堆疊起來； 54、 滲碳淬火步驟，將堆疊后的齒輪送進(jìn)滲碳爐進(jìn)行滲碳淬火。
[0006] 優(yōu)選的，所述的鋼板材料采用碳素鋼或耐熱不銹鋼。
[0007] 優(yōu)選的，所述的鋼板上通孔數(shù)量為2-4個(gè)，所述通孔直徑等于輻板上減輕孔的直 徑。
[0008] 本發(fā)明的意義在于突破了必須采用復(fù)雜設(shè)備與復(fù)雜工藝操作才能控制重載機(jī)車 齒輪滲碳淬火變形的難題，為控制重載機(jī)車齒輪的滲碳淬火變形開辟了一條簡(jiǎn)單實(shí)用的途 徑。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)為： 1，重載機(jī)車齒輪的直徑大、厚度薄，且因齒輪輻板的存在，各部位尺寸相差也很大，幾 何形狀復(fù)雜，因此在滲碳、淬火的加熱、冷卻過程中，工件內(nèi)外以及不同部位因截面尺寸不 同而溫差變化較大，產(chǎn)生的熱應(yīng)力和組織應(yīng)力大，導(dǎo)致熱處理的變形量很大。本發(fā)明針對(duì)重 載機(jī)車齒輪輻板的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，在滲碳、淬火之前通過形狀相同的上下兩塊鋼板夾持壓緊齒 輪的輻板兩側(cè)，填充了輻板的凹陷部分，均勻了齒輪各部位的尺寸，而且考慮到鋼板的變形 幅度、鋼板和齒輪之間的熱輻射效果，所述鋼板的側(cè)壁與齒輪之間的間距有特定設(shè)置，這樣 就有效的緩沖了齒輪各部位的溫度變化速率，均勻了齒輪各部位的溫差，從而減少了因齒 輪截面尺寸不同而產(chǎn)生的熱應(yīng)力和組織應(yīng)力，進(jìn)而降低了齒輪的熱處理變形量。
[0009] 2,重載機(jī)車齒輪要求的滲碳部位為齒輪齒部，其他部位則需要防止?jié)B碳。為了防 止?jié)B碳，一般采用涂防滲劑或留加工余量的方法，均會(huì)增加齒輪的制造成本和生產(chǎn)周期，而 在齒輪輻板兩側(cè)夾持鋼板后，則能有效防止?jié)B碳，這樣就減去了上涂防滲劑或留加工余量 的制造成本和生產(chǎn)周期，且有效防止了輻板的撓曲，降低齒輪相變不均的程度，提高了齒輪 熱處理強(qiáng)化效果。
[0010] 以下便結(jié)合實(shí)施例附圖，對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步的詳述，以使本發(fā)明 技術(shù)方案更易于理解、掌握。
【附圖說明】
[0011] 圖1為本發(fā)明重載機(jī)車齒輪滲碳淬火變形控制方法的原理示意圖； 圖2為圖1中A部分的放大圖； 圖3為本發(fā)明實(shí)施例的裝爐示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0012] 下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完 整的描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；?本發(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí) 施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0013] 本發(fā)明的原理在于：采用補(bǔ)償法，先用與齒輪輻板形狀相同的兩塊鋼板貼合在齒 輪輻板兩側(cè)，接著按常規(guī)工藝設(shè)計(jì)要求對(duì)重載機(jī)車齒輪依次裝爐進(jìn)行滲碳淬火熱處理。本 發(fā)明的意義在于突破了必須采用復(fù)雜設(shè)備與復(fù)雜工藝操作才能控制重載機(jī)車齒輪滲碳淬 火變形的難題，為控制重載機(jī)車齒輪的滲碳淬火變形開辟了一條簡(jiǎn)單實(shí)用的途徑。
[0014] 結(jié)合圖1至圖3所示，本實(shí)施例中的重載機(jī)車齒輪為直齒圓柱齒輪1,齒輪直徑為 800mm。在滲碳、淬火之前，先用與齒輪1輻板形狀相同的兩塊鋼板2貼合在齒輪1輻板兩 側(cè)的凹陷部分，再用雙頭螺栓3貫穿齒輪1輻板上的減重孔4以固定上下鋼板2不會(huì)產(chǎn)生 相對(duì)位移，這樣就利用上下鋼板2夾持壓緊了輻板兩側(cè)，并填充了輻板兩側(cè)的凹陷部分，接 著按常規(guī)工藝設(shè)計(jì)要求對(duì)重載機(jī)車齒輪1依次裝爐進(jìn)行滲碳、淬火熱處理。
[0015] 具體的包括如下步驟： 51、 鋼板選取放置步驟，選取一對(duì)鋼板分別放置于所述齒輪的輻板的兩側(cè)的凹陷部分， 所述鋼板的底部與所述齒輪的輻板結(jié)構(gòu)相匹配并貼合；所述鋼板的側(cè)壁與齒輪之間的 間距D=LX(Ti-TJXK微米，式中L為齒輪輻板的直徑(分米)，1\為齒輪的滲碳溫度(攝 氏度)，L為常溫(攝氏度)，K為齒輪鋼材的膨脹系數(shù)(微米）；所述鋼板的通孔位置與所述 齒輪的輻板減重孔相對(duì)； 52、 鋼板鎖緊步驟，將一雙頭螺栓穿過所述鋼板的通孔及所述齒輪的輻板減重孔，并用 螺母將鋼板及齒輪固定在一起； 53、 齒輪堆疊步驟，將固定有鋼板的齒輪堆疊起來； 54、 滲碳淬火步驟，將堆疊后的齒輪送進(jìn)滲碳爐進(jìn)行滲碳淬火。
[0016] 本實(shí)施例中，所述的鋼板2材料采用耐熱不銹鋼，所述的鋼板2各處尺寸比輻板凹 陷部分尺寸小4mm。所述的鋼板2上均布有3個(gè)通孔5,所述通孔5直徑等于輻板上減重孔 4的直徑。
[0017] 本實(shí)施例中氣體滲碳溫度為920°C，保溫時(shí)間為20h，淬火溫度為840°C，保溫時(shí)間 為2h,常溫溫度為25°C。
[0018] 為了說明本發(fā)明的實(shí)際應(yīng)用效果，下面給出兩組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)： 表1 (單位為毫米）
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種大型重載機(jī)車齒輪滲碳淬火變形控制方法，其特征在于：包括如下步驟， 51、 鋼板選取放置步驟，選取一對(duì)鋼板分別放置于所述齒輪的輻板的兩側(cè)的凹陷部分， 所述鋼板的底部與所述齒輪的輻板結(jié)構(gòu)相匹配并貼合；所述鋼板的側(cè)壁與齒輪之間的 間距D= LX (T1-Ttl) XK微米，式中L為齒輪輻板的直徑(分米)，T1為齒輪的滲碳溫度(攝 氏度)，Ttl為常溫(攝氏度)，K為齒輪鋼材的膨脹系數(shù)(微米）；所述鋼板的通孔位置與所述 齒輪的輻板減重孔相對(duì)； 52、 鋼板鎖緊步驟，將一雙頭螺栓穿過所述鋼板的通孔及所述齒輪的輻板減重孔，并用 螺母將鋼板及齒輪固定在一起； 53、 齒輪堆疊步驟，將固定有鋼板的齒輪堆疊起來； 54、 滲碳淬火步驟，將堆疊后的齒輪送進(jìn)滲碳爐進(jìn)行滲碳淬火。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的大型重載機(jī)車齒輪滲碳淬火變形控制方法，其特征在于：所 述的鋼板材料采用碳素鋼或耐熱不銹鋼。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的大型重載機(jī)車齒輪滲碳淬火變形控制方法，其特征在于：所 述的鋼板上通孔數(shù)量為2-4個(gè)，所述通孔直徑等于輻板上減重孔的直徑。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種重載機(jī)車齒輪滲碳淬火變形控制的方法，采用補(bǔ)償法，先用與齒輪輻板形狀相同的兩塊鋼板貼合在齒輪輻板兩側(cè)的凹陷部，再用螺栓貫穿齒輪輻板上的減輕孔以固定上下鋼板不會(huì)產(chǎn)生相對(duì)位移，接著按常規(guī)工藝設(shè)計(jì)要求對(duì)重載機(jī)車齒輪依次裝爐進(jìn)行滲碳淬火熱處理。本發(fā)明通過上下鋼板夾持壓緊齒輪的輻板兩側(cè)，既有效防止了輻板的撓曲，又均勻了齒輪各部位的溫差，減少了因截面尺寸不同而造成的熱應(yīng)力和組織應(yīng)力大，進(jìn)而減少了齒輪的變形量，還能有效防止?jié)B碳，減去了上涂防滲劑或留加工余量的制造成本和生產(chǎn)周期，提高了生產(chǎn)效率。
【IPC分類】C21D1-18, C23F17-00, C21D9-46, C23C8-20
【公開號(hào)】CN104651857
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510064833
【發(fā)明人】劉聰敏, 高輝輝, 郭其超, 王曉華
【申請(qǐng)人】南車戚墅堰機(jī)車車輛工藝研究所有限公司
【公開日】2015年5月27日
【申請(qǐng)日】2015年2月9日