专利名称：开式大齿轮开齿调质热处理工艺的制作方法
专利说明本发明属于金属热处理技术领域，尤其是涉及一种开式大齿轮开齿调质热处理工艺。
背景技术：
近年来随着国民经济的迅速发展，我国建材、矿山、冶金、有色、电力等等领域的设备向着大型化快速发展，大型机械的市场占有率和需求量也逐年增加。开式大齿圈作为大型回转窑、磨机等设备中最关键的传动部件之一，负荷较大，工作条件复杂，其质量的好坏， 直接关系到整套产品的质量。目前，开式(1/2结构)大齿轮的热处理工艺通常为正火处理或调质处理，具体的生广制造流程是铸造一粗车一热处理(正火或调质)一半精车一粗开齿一精车精加工成形。在正火热处理过程中，由于冷速较慢，齿轮截面冷却不均匀，极易发生变形，常见的变形种类主要有锥口变形、张口变形、缩口变形及整体缩小四种类型，另外，正火齿轮硬度不均， 离散度大；采用调质的热处理工艺后，变形有所缓解，但同样存在着硬度不均、离散度大的问题。按照目前的正火及调质热处理要求，齿轮毛坯留量大，浪费资源，增加成本。
发明内容
为解决上述问题，本发明的目的是提供一种开式大齿轮开齿调质热处理工艺，利用此热处理工艺生产出的开式齿轮大齿圈硬度更为均匀，开齿调质后应力释放更为充分， 变形量更小，能减少开式大齿轮的热处理留量，降低生产成本及加工强度；该工艺处理后的开式大齿轮的变形量比调质处理及正火处理的变形量要小5mm左右，开齿后的硬度梯度比正火处理小HB20左右，且离散度更小。为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案
一种开式大齿轮开齿调质热处理工艺，其包括以下工艺步骤
(I )、在调质热处理前，对开式大齿轮进行粗开齿，根据开式大齿轮的直径，齿厚均匀留量，直径均匀留量；
(2)、通过吊具将开式大齿轮放入炉内，对开式大齿轮进行开齿调质热处理，淬火加热温度为84(T860°C，淬火保温时间按(3. 5 5) h/100mm轮缘壁厚；
(3)、达到保温时间后，将开式大齿轮吊入淬火槽中油冷，预冷时间为3 8min，入油时大齿轮温度为760 790°C，油冷时间为60 90min/100mm轮缘壁厚，出油温度为260 300 0C ；
(4)、淬火后，对开式齿轮进行回火处理，回火加热温度520 620°C、保温时间为淬火保温时间的2 3倍，保温结束后，炉冷至250± 10°C出炉空冷，炉冷冷速控制在40 60°C / h0上述的开式大齿轮开齿调质热处理工艺中，在步骤(I)中，根据开式大齿轮的直径，齿厚、直径方向留量设置为开式大齿轮的直径为4000 6300mm，齿厚留量为单边4
36mm，直径留量为单边6 8mm ;开式大齿轮的直径为6300 8000mm，齿厚留量为单边5 7mm,直径留量为单边8 9mm ;开式大齿轮的直径为8000 10000mm，齿厚留量为单边6 8mm,直径留量为单边9 10mm。上述的开式大齿轮开齿调质热处理工艺中，在步骤(4)中，保温时间不少于10h。由于采用如上所述的技术方案，本发明具有如下优越性
该开式大齿轮开齿调质热处理工艺，其在调质热处理前对开式大齿轮进行粗开齿，由于开式大齿轮变形在齿厚方向体现的较为明显，因此选择合理齿厚方向的留量，能够保证开式大齿轮的整体质量，开式大齿轮的硬度较低，粗开齿的工作效率较高并且节省刀具、节约成本；改善了现有技术中开式大齿轮正火后开齿难度大的问题，提高了开式大齿轮热处理后的硬度均匀性，降低了开式大齿轮热处理后的硬度衰减梯度，同时明显改善了热处理变形情况；开式大齿轮在冷却过程中各部位冷却更加均匀，整体硬度更为均匀且淬硬层较深；应力释放较为充分，减少了后续加工的变形量，整体提高开式大齿轮的质量，降低生产成本。
具体实施例方式下面通过实施例对本发明的技术方案作进一步详细说明，但是，以下实施例仅仅是例证，本发明并不局限于这些实施例。实施例一
一开式大齿轮材质为ZG42CrMo，尺寸为Φ 5103mm，轮缘壁厚为165mm，硬度要求为 HB240-280 ;此开式大齿轮开齿调质热处理工艺，具体步骤为
(I )、在调质热处理前，对开式大齿轮进行粗开齿，齿厚方向的留量为单边5mm，直径方向的留量为14mm;
(2)、通过吊具将开式大齿轮放入炉内，对开式大齿轮进行开齿调质热处理，淬火加热温度为850°C ±10°C，淬火保温时间为6 h ；
(3)、达到保温时间后，将开式大齿轮吊入淬火槽中油冷，预冷时间为4min，入油时大齿轮温度为795°C，油冷时间为105min，出油温度为260°C ；
(4)、淬火后，对开式齿轮进行回火处理，回火加热温度为600±10°C、保温时间为12 h， 保温结束后，以45°C /h的冷却速度冷至250°C出炉空冷。处理后的开式大齿轮进行尺寸测量，直径方向整体缩小2. 5mm，满足后续加工要求。实施例二
一开式大齿轮材质为ZG45CrMo，尺寸为Φ 7710mm，轮缘壁厚为175mm，硬度要求为 HB245-285 ;此开式大齿轮开齿调质热处理工艺，具体步骤为
(I )、在调质热处理前，对开式大齿轮进行粗开齿，齿厚方向的留量为单边6mm，直径方向的留量为16mm;
(2)、通过吊具将开式大齿轮放入炉内，对开式大齿轮进行开齿调质热处理，淬火加热温度为850°C ±10°C，淬火保温时间为7 h ；
(3)、达到保温时间后，将开式大齿轮吊入淬火槽中油冷，预冷时间为5min，入油时大齿轮温度为785°C，油冷时间为120min，出油温度为260°C ；(4)、淬火后，对开式齿轮进行回火处理，回火加热温度为600°C，保温时间为15 h，保温结束后，以40°C /h的冷却速度冷至250°C出炉空冷。处理后的开式大齿轮进行尺寸测量，直径方向整体缩小4mm，无锥口及翘曲变形现象，变形量在工艺留量范围之内满足后续加工要求。实施例三
一开式大齿轮材质为ZG40CrNi2Mo，尺寸为Φ 8540mm，轮缘壁厚为210mm，硬度要求为 HB220-240 ;此开式大齿轮开齿调质热处理工艺，具体步骤为
(I )、在调质热处理前，对开式大齿轮进行粗开齿，齿厚方向的留量为单边8mm，直径方向的留量为18mm;
(2)、通过吊具将开式大齿轮放入炉内，对开式大齿轮进行开齿调质热处理，淬火加热温度为850°C ±10°C，淬火保温时间为9 h ；
(3)、达到保温时间后，将开式大齿轮吊入淬火槽中油冷，预冷时间为6min，入油时大齿轮温度为790°C，油冷时间为145min，出油温度为273°C ；
(4)、淬火后，对开式齿轮进行回火处理，回火加热温度为620°C，保温时间为20h，保温结束后，以40°C /h的冷却速度冷至250°C出炉空冷。处理后的开式大齿轮进行尺寸测量，直径方向整体缩小6. 8 9mm，仅有约2mm的锥口变形现象，但变形量在留量范围之内满足后续加工要求。采用该开齿调质热处理工艺后，所生产的开式大齿轮变形量及硬度完全控制在工艺允许的范围内，满足图纸加工要求，在保证质量的同时节约了成本并降低了劳动强度。
权利要求
1.一种开式大齿轮开齿调质热处理工艺，其特征是其包括以下工艺步骤(I )、在调质热处理前，对开式大齿轮进行粗开齿，根据开式大齿轮的直径，齿厚均匀留量，直径均匀留量；(2)、通过吊具将开式大齿轮放入炉内，对开式大齿轮进行开齿调质热处理，淬火加热温度为84(T860°C，淬火保温时间按(3. 5 5) h/100mm轮缘壁厚；(3)、达到保温时间后，将开式大齿轮吊入淬火槽中油冷，预冷时间为3 8min，入油时大齿轮温度为760 790°C，油冷时间为60 90min/100mm轮缘壁厚，出油温度为260 300 0C ；(4)、淬火后，对开式齿轮进行回火处理，回火加热温度520 620°C、保温时间为淬火保温时间的2 3倍，保温结束后，炉冷至250 ± I (TC出炉空冷，炉冷冷速控制在40 60°C / h0
2.根据权利要求I所述的开式大齿轮开齿调质热处理工艺，其特征是步骤(I)中，根据开式大齿轮的直径，齿厚、直径方向留量设置为开式大齿轮的直径为4000 6300mm,齿厚留量为单边4 6mm，直径留量为单边6 8mm ;开式大齿轮的直径为6300 8000mm，齿厚留量为单边5 7mm，直径留量为单边8 9mm ;开式大齿轮的直径为8000 10000mm， 齿厚留量为单边6 8mm,直径留量为单边9 10mm。
3.根据权利要求I所述的开式大齿轮开齿调质热处理工艺，其特征是步骤(4)中，保温时间不少于10h。
全文摘要
本发明公开一种开式大齿轮开齿调质热处理工艺，其工艺步骤为在调质热处理前，对开式大齿轮进行粗开齿，根据开式大齿轮的直径，齿厚、直径均匀留量；通过吊具将开式大齿轮放入炉内，对开式大齿轮进行开齿调质热处理；达到保温时间后，将开式大齿轮吊入淬火槽中油冷，预冷时间3～8min，入油时大齿轮温度为760～790℃，油冷时间为60～90min/100mm轮缘壁厚，出油温度260～300℃；淬火后，对开式齿轮进行回火处理，以40～60℃/h的冷却速度冷至250±10℃出炉空冷。本发明提高开式大齿轮热处理后的硬度均匀性，降低开式大齿轮热处理后的硬度衰减梯度，减少后续加工的变形量，整体提高了开式大齿轮的质量。
文档编号C21D1/25GK102605160SQ201110454848
公开日2012年7月25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