专利名称：空心齿轮轴渗碳淬火变形的控制方法
技术领域：
本发明属于齿轮热处理技术领域，尤其是涉及ー种空心齿轮轴渗碳淬火变形的控制方法。
背景技术：
空心齿轮轴是大型回转窑、磨机等建材、矿山、冶金、有色、电カ等行业的机械设备中最关键的传动部件之一，其工作负荷较大，工作条件复杂，空心齿轮轴质量的好坏直接关系到整套产品的质量。目前，空心齿轮轴的传统生产エ艺流程为粗车ー探伤ー调质一半精车(内孔不车出)一探伤一半精车一粗滚一钳エ倒角一渗碳ー车渗碳层ー淬火ー喷丸一车一半精滚齿一车(中心孔的导向孔)一深孔镗镗中部通孔一精车外圆一磨一磨齿一钻端面孔一配钻销孔。空心齿轮轴按照传统エ艺进行渗碳淬火后，大致发生两种变形一种是齿顶圆成腰鼓形，齿部两端的外径略胀大，而中间段则收縮，齿幅越宽，腰鼓越明显；另ー种变形是齿向变形，即螺旋角増大，如图1中所示，淬火后齿顶圆2与淬火前齿顶圆1相比成腰鼓形，淬火后齿向4与淬火前齿向3相比増大。空心齿轮轴淬火变形量大，使齿顶圆尺寸与淬火前相比有所减小，会导致公法线与齿顶圆超差严重，超差较大时会导致报废，且易出现齿面一面加工量大、一面加工量小的情況，造成齿面渗碳层不均，在使用过程中易出现点蚀、剥落、 断齿等失效形式。
发明内容
为解决上述问题，本发明的目的是提供一种空心齿轮轴渗碳淬火变形的控制方法，其适用于空心齿轮轴内孔尺寸为20(T450mm，且内孔尺寸与外孔尺寸的比值为2/3、/5 的空心齿轮轴，能够大大减小腰鼓变形和齿向变形，同时齿顶圆尺寸与淬火前相比略有增大，完全避免了齿顶圆与公法线尺寸超差。为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案
一种空心齿轮轴渗碳淬火变形的控制方法，其在原有的空心齿轮轴生产エ艺基础上进行改进，在渗碳エ序之后、淬火エ序之前对空心齿轮轴进行开通孔加工，留量为纩12mm。上述的空心齿轮轴渗碳淬火变形的控制方法中，对空心齿轮轴开通孔加工后，进行淬火处理，淬火步骤为(1)、将空心齿轮轴放入热处理炉内，以5(T60°C/h的速度升温至 350^4000C，保温2 3h后以50 60で/h的速度升温至600 650で，保温3 5h后以60 70で/ h的速度升温至淬火温度81(T83(TC，保温4、h;(2)、将空心齿轮轴从炉中吊出，放入快速淬火油中淬火6(Tl20min，エ件上下窜动纩12分钟，油温控制在7(T90°C，表面温度冷却至彡150°C之后从油中取出；(3)、冷却结束后及时装炉，以3(T40°C /h的速度升温至 180 200で，保温8 12h，出炉空冷。由于采用如上所述的技术方案，本发明具有如下优越性
一、传统ェ艺处理的空心齿轮轴淬火变形的原因为由于淬火时空心齿轮轴内部距表面不同深度的部位冷却不均勻和相变不均勻，导致变形严重。本发明的空心齿轮轴渗碳淬火变形的控制方法，通过淬火前对空心齿轮轴开通孔，达到増大冷却面积和减小截面尺寸的效果，可以使エ件在淬火时内外冷却和相变相对均勻，减小淬火变形量，同吋，可使齿顶圆和公法线尺寸与淬火前相比略有増大。ニ、该空心齿轮轴渗碳淬火变形的控制方法，淬火时快速淬火油温度控制在 7(T90°C，此时冷却介质粘度小，流动性好。空心齿轮轴浸入快速淬火油后，エ件上下窜动10 分钟可以有效减小蒸汽膜阶段，使各部位冷却相对均勻。因其淬火时内外冷却，因此冷却均勻性好，同时冷却速度比实芯齿轮轴冷却速度快，在减小畸变的同时，提高了エ件心部强/又。三、以模数25的空心齿轮轴为例，磨齿时公法线留量在0. 35mnT0. 45mm范围内，而空心齿轮轴平均超差尺寸为0. 41mm,因此磨齿时的磨削量比设计要求増大了一倍，即磨削费用增加了一倍。采用本发明的空心齿轮轴渗碳淬火变形控制方法，可以完全避免空心齿轮轴的公法线超差。四、该空心齿轮轴渗碳淬火变形的控制方法，其校正原理符合金属材料的科学原理，成功效率极高，是控制齿轮轴变形的有效方法；有效减免了公法线与齿顶圆尺寸超差， 为后续加工减少加工量，节约成本，提高效率，具有明显的经济效益。
图1是现有技术中空心齿轮轴淬火前后的齿顶圆及螺旋角变形示意图； 图2是本发明的空心齿轮轴开通孔示意图中1 一淬火前齿顶圆；2 —淬火后齿顶圆；3 —淬火前齿向；4 ー淬火后齿向；5 —通孔。
具体实施例方式下面通过附图和实施例对本发明的技术方案作进ー步详细说明。本发明的空心齿轮轴的生产エ艺流程为粗车一探伤一调质一半精车(内孔不车出)一探伤一半精车一粗滚一钳エ倒角一渗碳ー车渗碳层ー车(中心孔的导向孔)ー深孔镗镗中部通孔一淬火一喷丸一车(精车导向孔)一深孔镗镗中部通孔到尺寸一精车外圆一磨外圆一半精滚齿一磨齿一钻端面孔一配钻销孔。本发明的空心齿轮轴渗碳淬火变形的控制方法，エ艺流程为
如图2所示，本发明所述的空心齿轮轴渗碳淬火变形的控制方法，其在原有的空心齿轮轴生产エ艺基础上进行改进，在渗碳エ序之后、淬火エ序之前对空心齿轮轴进行开通孔5加工，留量为IOmm;然后进行淬火处理，具体步骤为(1)、将エ件放入热处理炉内，以 600C /h的速度升温至350°C，保温2h后以60°C /h的速度升温至650°C，保温4h后以60°C / h的速度升温至淬火温度820°C，保温他；(2)、将エ件从炉中吊出，放入快速淬火油中淬火 90min，エ件上下窜动10分钟，温度控制在7(T90°C，表面温度冷却至< 150°C之后从油中取出；(3)、冷却结束后及时装炉，以40°C /h的速度升温至200士 10°C，保温他，出炉空冷。以两个空心齿轮轴的开通孔控制淬火变形量为例说明本发明的技术方案，淬火前后齿顶圆与公法线尺寸如表1-1与表1-2所示，空心齿轮轴硬度检测如表1-3所示。
表1-1空心齿轮轴开通孔淬火前后齿顶圆尺寸变化
权利要求
1.一种空心齿轮轴渗碳淬火变形的控制方法，其特征是其在原有的空心齿轮轴生产 エ艺基础上进行改进，在渗碳エ序之后、淬火エ序之前对空心齿轮轴进行开通孔加工，留量为 8 12mm0
2.根据权利要求1所述的空心齿轮轴渗碳淬火变形的控制方法，其特征是对空心齿轮轴开通孔加工后，进行淬火处理，淬火步骤为(1 )、将空心齿轮轴放入热处理炉内，以 50^600C /h的速度升温至350 400で，保温2 3h后以50 60で/h的速度升温至600 650で， 保温3 5h后以60 70で/h的速度升温至淬火温度810 830。C，保温4 8h ； (2)、将空心齿轮轴从炉中吊出，放入快速淬火油中淬火6(Tl20min，エ件上下窜动纩12分钟，油温控制在7(T90°C，表面温度冷却至彡150°C之后从油中取出；(3)、冷却结束后及时装炉，以 30^400C /h的速度升温至180 200で，保温8 12h，出炉空冷。
全文摘要
本发明公开一种空心齿轮轴渗碳淬火变形的控制方法，其在原有的空心齿轮轴生产工艺基础上进行改进，在渗碳工序之后、淬火工序之前对空心齿轮轴进行开通孔加工，留量为8~12mm。本发明能够大大减小腰鼓变形和齿向变形，同时齿顶圆尺寸与淬火前相比略有增大，完全避免了齿顶圆与公法线尺寸超差，为后续加工减少加工量，节约成本，提高效率，具有明显的经济效益。
文档编号C21D1/18GK102560061SQ20111045484
公开日2012年7月11日 申请日期2011年12月30日 优先权日2011年12月30日
发明者于慎君, 于文平, 代博杰, 刘晓珂, 席志永, 张峰, 李光, 李德福, 林乙丑, 殷立涛, 石如星, 聂新林, 郎庆斌, 陈艳芳, 陶凯 申请人:中信重工机械股份有限公司