改善汽车手动变速箱档位齿轮钢坯金相组织的锻造工艺的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种改善汽车手动变速箱档位齿轮钢坯金相组织的锻造工艺。
【背景技术】
[0002]手动变速器，也称手动挡，英文全称为manual transmiss1n，简称MT，即用手拨动变速杆才能改变变速器内的齿轮啮合位置，改变传动比，从而达到变速的目的。手动变速箱是有不同齿比的齿轮组构成的，它工作的基本原理就是通过切换不同的齿轮组，来实现齿比的变换。作为分配动力的关键环节，变速箱必须有动力输入轴和输出轴这两大件，再加上构成变速箱的齿轮，就是一个手动变速箱最基本的组件。动力输入轴与离合器相连，从离合器传递来的动力直接通过输入轴传递给齿轮组，齿轮组是由直径不同的齿轮组成的，不同的齿轮比例所达到的动力传输效果是完全不同的，平常驾驶中的换挡也就是指换齿轮比。
[0003]档位齿轮作为汽车手动变速箱中控制档位的重要组件之一，其质量的好坏直接影响变速箱性能的高低，而档位齿轮的材质均为低碳钢，低碳钢的性能自然而然便决定档位齿轮的性能，而影响钢材质性能的因素多种多样，其中金相组织即对钢材性能具有决定性影响，金相组织是反映金属金相的具体形态，如马氏体，奥氏体，铁素体，珠光体等等。尤其是在锻造齿轮过程中的热处理工艺，其在淬火阶段往往会破坏钢材金相组织。
[0004]对此，目前国内主要存在如下专利文献:
专利公开号:CN102814438A，公开了一种改善齿轮件钢坯金相组织的锻造工艺，包括如下步骤:选择坯料并切除占总原材料30%的冒口 ；将坯料加热；然后放置到锻压机中进行锻压，在整个锻造过程中，针对每一个坯料的支晶偏析特征，在下锤时向坯料结晶方向相垂直的方向用力；在锻压过程中采用极限展宽锻造，在锻造时使变形方向朝着一个方向极限变形，所述极限展宽锻造为压下剩余厚度和压完后宽度之比为0.4 ;在锻造最后一次加热时在保证足够的剩余锻造比前提下控制最后的终锻温度；将锻压成形后的工件进行锻后扩氢退火；将扩氢退火后的工件，在冷却后进行预备热处理高温正回火；对回火处理后的工件进行检测。然而，该专利存在加热速度过慢，淬火时间较长的缺陷，过慢的加热速度与较长的升温时间造成加热时形成的初始奥氏体晶核较大，加之后续的保温过程中继续长大，是最终完全奥氏体化后的晶粒粗大，导致齿轮件淬火后的马氏体晶粒粗大，回火后金相组织不符合要求，影响齿轮件的性能。
【发明内容】
[0005]为解决上述存在的问题，本发明的目的在于提供改善汽车手动变速箱档位齿轮钢坯金相组织的锻造工艺，所述锻造工艺可有效降低淬火加热时奥氏体晶粒粗化倾向，明显提高档位齿轮的金相组织一次合格率，缩短淬火加热时间，处理成本低，能耗低，利润增加。
[0006]为达到上述目的，本发明的技术方案是:
改善汽车变速箱档位齿轮钢坯金相组织的锻造工艺，包括如下步骤:
I)预加热将所述档位齿轮钢坯预热升温至650~750 °C，保温4~6h后，再加热升温至1000~1100oC ；
2)锻压
将预加热处理后的档位齿轮钢坯放置到锻压机内进行锻压，锻压机落锤方向与钢坯结晶方向垂直，反复锻压，终锻温度为700~800°C ;
3)加热淬火
将锻压后的档位齿轮钢坯送入淬火炉中，在5.5-6.5h内加热升温至900~950°C，保温3~4h后，采用冷却水循环装置冷却至室温；
4)回火
将档位齿轮钢坯加热至850~900摄氏度，保温3~4h，风冷至700~800摄氏度，保温3~5h，空冷至室温。
[0007]进一步，所述档位齿轮钢坯为20CrMnTi渗碳钢，含碳量为0.17-0.24wt%。
[0008]另，步骤I)采用冷却风机进行冷却。
[0009]另有，步骤2)中锻压次数为5~10次。
[0010]再，步骤2)中锻造比为2.0。
[0011]再有，步骤2)中所用淬火炉为中温箱式电阻炉。
[0012]且，步骤3)中冷却速率为20~50°C /S。
[0013]本发明的有益效果在于:
工艺步骤简单，有效降低淬火加热时奥氏体晶粒粗化倾向，明显提高档位齿轮的金相组织一次合格率，淬火加热时间较现有技术缩短20~30%，处理成本低，能耗低，利润高；增加预加热步骤，提前预热处理，得到更加细致的正火组织，为淬火做好准备。
【具体实施方式】
[0014]以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。实施例中采用的实施条件可以根据厂家的条件作进一步调整，未说明的实施条件通常为常规实验条件。
[0015]本发明提供一种改善汽车变速箱档位齿轮钢坯金相组织的锻造工艺，包括如下步骤:
1)预加热
将所述档位齿轮钢坯预热升温至650~750 V，保温4~6h后，再加热升温至1000~1100oC ；
2)锻压
将预加热处理后的档位齿轮钢坯放置到锻压机内进行锻压，锻压机落锤方向与钢坯结晶方向垂直，反复锻压，终锻温度为700~800°C ;
3)加热淬火
将锻压后的档位齿轮钢坯送入淬火炉中，在5.5-6.5h内加热升温至900~950°C，保温3~4h后，采用冷却水循环装置冷却至室温；
4)回火
将档位齿轮钢坯加热至850~900摄氏度，保温3~4h，风冷至700~800摄氏度，保温3~5h，空冷至室温。
[0016]进一步，所述档位齿轮钢坯为20CrMnTi渗碳钢，含碳量为0.17-0.24wt%。
[0017]另，步骤I)采用冷却风机进行冷却。
[0018]另有，步骤2)中锻压次数为5~10次。
[0019]再，步骤2)中锻造比为2.0。
[0020]再有，步骤2)中所用淬火炉为中温箱式电阻炉。
[0021]且，步骤3)中冷却速率为20~50°C /S。
[0022]采用本发明所提供的一种改善汽车变速箱档位齿轮钢坯金相组织的锻造工艺后，淬火炉中加热热处理合格率高达95%，显著改善档位齿轮热淬火处理过程中金相组织粗大的现象，不仅档位齿轮热处理质量得到保证，而且有效降低生产成本。
[0023]需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围中。
【主权项】
1.改善汽车变速箱档位齿轮钢坯金相组织的锻造工艺，其特征在于，包括如下步骤: 预加热 将所述档位齿轮钢坯预热升温至650~750 V，保温4~6h后，再加热升温至1000~1100oC ； 锻压 将预加热处理后的档位齿轮钢坯放置到锻压机内进行锻压，锻压机落锤方向与钢坯结晶方向垂直，反复锻压，终锻温度为700~800°C ; 加热淬火 将锻压后的档位齿轮钢坯送入淬火炉中，在5.5-6.5h内加热升温至900~950°C，保温3~4h后，采用冷却水循环装置冷却至室温； 回火 将档位齿轮钢坯加热至850~900摄氏度，保温3~4h，风冷至700~800摄氏度，保温3~5h，空冷至室温。2.根据权利要求1所述的改善汽车手动变速箱档位齿轮钢坯金相组织的锻造工艺，其特征在于，所述档位齿轮钢坯为20CrMnTi渗碳钢，含碳量为0.17-0.24wt%。3.根据权利要求1所述的改善汽车手动变速箱档位齿轮钢坯金相组织的锻造工艺，其特征在于，步骤I)采用冷却风机进行冷却。4.根据权利要求1所述的改善汽车手动变速箱档位齿轮钢坯金相组织的锻造工艺，其特征在于，步骤2)中锻压次数为5~10次。5.根据权利要求1所述的改善汽车手动变速箱档位齿轮钢坯金相组织的锻造工艺，其特征在于，步骤2)中锻造比为2.006.根据权利要求1所述的改善汽车手动变速箱档位齿轮钢坯金相组织的锻造工艺，其特征在于，步骤2)中所用淬火炉为中温箱式电阻炉。7.根据权利要求1所述的改善汽车手动变速箱档位齿轮钢坯金相组织的锻造工艺，其特征在于，步骤3)中冷却速率为20~50°C/S。
【专利摘要】本发明提供一种改善汽车变速箱档位齿轮钢坯金相组织的锻造工艺，包括如下步骤：1)预加热；2)锻压；3)加热淬火；4)回火。所述锻造工艺可有效降低淬火加热时奥氏体晶粒粗化倾向，明显提高档位齿轮的金相组织一次合格率，缩短淬火加热时间，处理成本低，能耗低，利润增加。
【IPC分类】B21J1/06, B21J1/04
【公开号】CN105215241
【申请号】CN201510699544
【发明人】吕景林, 赵剑忠
【申请人】江苏保捷锻压有限公司
【公开日】2016年1月6日
【申请日】2015年10月26日