专利名称：内齿圈齿根激光淬火硬化方法
技术领域：
本发明涉及一种内齿圈齿根激光淬火硬化方法，特别是涉及一种内齿圈(以下简称齿圈)齿根选择性激光淬火硬化处理方法，属于减速、变速机构零件加工方法。
背景技术：
齿圈是汽车、风力发电、水泥磨机等产品减速、变速机构中的重要零件，如汽车轮边减速桥齿圈等。减速、变速机构中各零部件之间的配合精度要求高，齿圈是其中关键部件。要求齿圈齿根具有适当强度和齿面具有高的表面硬度。但齿圈属大尺寸薄壁零件，传统技术(比如渗碳、高频等)热处理变形大，且变形随机性很大，造成齿圈尺寸超差，废品率高。而氮化技术变形虽然小，但能量消耗很高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种内齿圈齿根激光淬火硬化方法，其是以能量高度集中的激光束快速扫描齿圈齿根，使被扫描的齿圈齿根表面温度迅速升高到相变点以上，当激光束移开后，被照射部位由于基体的热传导作用，热量迅速传递给处于冷态的基体，而实现自冷淬火；齿根激光淬火在强化了齿圈齿根的同时，淬火变形较常规热处理工艺小，同时，降低了能量消耗。本发明的技术方案是这样实现的内齿圈齿根激光淬火硬化方法，其特征在于齿圈的每个齿槽底部及相连的两个齿根侧面淬火的表面，激光淬火方法相同，其具体步骤如下(I)将内齿圈置于数控精密旋转工作台上的现有专用夹具上，齿圈轴线与回转工作台轴线重合；(2)齿圈上端放置挡光圈；(3)合理匹配激光功率为400-10000W、激光束扫描速度为10-80mm/min、聚焦镜焦距为200-1000mm、离焦量绝对值为0_150mm、保护气为氩气或氮气；(4)激光束为单光束或双光束以20° 90°角入射至齿圈齿槽底部及相连的齿侧需要淬火的表面；(5)导光头上下移动，配之以回转台周期性小角度分度回转带动齿圈转动，或导光头上下移动+转动，在处理表面形成激光硬化带；其激光硬化带数量为3 I条/齿槽；激光硬化带长度L为2(T200mm ；激光硬化带宽度W=W1+W2+W0为2 50mm ;齿侧面激光硬化带表面积占齿侧面表面积比为10% 100% ;激光硬化带层深S=S1=S2为O. I I. 2mm ； (6)光闸一次开关,完成齿圈所有齿根的激光淬火硬化。本发明的积极效果是将齿圈齿根进行局部、选择性激光硬化处理，形成一定硬化模型的激光淬火层。提高了齿圈的每个齿的两侧齿根及其附近表面在与行星轮齿面啮合传递扭矩时，要求有的较高的极限扭矩和疲劳寿命；同时齿圈的淬火变形很小，完全满足设计及生产技术要求；钢铁材料激光淬火都具有明显的硬化效果，齿圈的材料主要有40Cr和42CrMo等合金钢，其激光硬化处理的表面硬度可达672HV0. 2 (58. 5HRC)以上，满足齿圈硬化技术要求；齿圈齿根激光处理硬化带的尺寸及其分布(激光处理硬化模型)很重要，需采用特定技术方法，在齿圈齿根表面形成所需硬化模型的激光淬火硬化带。
图I发明的齿圈齿根表面激光淬火带示意图。图2发明的齿圈齿根激光硬化层横截面示意图。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明做进一步的描述内齿圈齿根激光淬火硬化方法，其特征在于齿圈I的每个齿槽底部及相连的两个齿根侧面淬火的表面，激光淬火方法相同，其具体步骤如下(I)将内齿圈置于数控精密旋转工作台上的现有专用夹具上，齿圈I轴线与回转工作台轴线重合；(2)齿圈I上端放置挡光圈；(3)合理匹配激光功率为400-10000W、激光束扫描速度为10-80mm/min、聚焦镜焦距为200-1000mm、离焦量绝对值为 0-150mm、保护气为氩气或氮气；(4)激光束为单光束或双光束以20° 90°角入射至齿圈齿槽底部及相连的齿侧需要淬火的表面；(5)导光头上下移动，配之以回转台周期性小角度分度回转带动齿圈转动，或导光头上下移动+转动，在处理表面形成激光硬化带2 ;其激光硬化带2数量为3 I条/齿槽；激光硬化带2长度L为2(T200mm ；激光硬化带2宽度W=ffl+W2+ff0为2 50mm ;齿侧面激光硬化带2表面积占齿侧面表面积比为10% 100% ;激光硬化带2层深S=S1=S2为O. I I. 2mm ; (6)光闸一次开关，完成齿圈I所有齿根的激光淬火硬化。实施例I
如图1、2所示，齿圈I的每个齿槽底部及齿根两个侧面需要淬火的表面的激光淬火硬化方法相同，其具体方法如下(1)将齿圈置于回转工作台卡具上，齿长方向垂直于回转工作台台面；(2)齿圈I上端放置挡光圈；(3)合理匹配激光功率1500W、激光束扫描速度为25mm/min、聚焦镜焦距为500mm、离焦量绝对值为< 50mm、保护气为気气及氮气；(4)激光束以沿齿圈直径方向入射至齿圈齿槽底部及相连的两个齿根侧面需要淬火的表面；(5)导光头上下移动，配之以回转台周期性小角度分度回转，在处理表面形成激光硬化带3 ;其激光硬化带数量为I条/齿槽；激光硬化带2长度(L)为60mm ；激光硬化带2宽度(W)为5mm ;齿侧面激光硬化带2表面积占齿侧面表面积比为15% ;激光硬化带2深⑶为O. 3mm ;
(6)光拦一次开关，完成齿圈I所有齿根的激光硬化处理。实施例2
如图1、2所示，齿圈I的每个齿槽底部及相连的两个齿根侧面需要淬火的表面的激光硬化处理方法相同，其具体处理方法如下(I)将齿圈I置于回转工作台卡具上，齿长方向垂直于回转工作台台面；(2)齿圈I上端放置挡光圈；(3)合理匹配激光功率1600W、激光束扫描速度为20mm/min、聚焦镜焦距为500mm、离焦量绝对值为< 60mm、保护气为氩气及氮气；(4)经过分光器出来的两激光束以40° 70°入射至齿圈齿槽底部和齿圈两齿侧淬火的表面；(5)导光头上下移动，配之以回转台周期性小角度分度回转，在处理表面形成激光硬化带2 ;其激光硬化带数量为I条/齿槽；激光硬化带2长度(L)为70mm ；激光硬化带2宽度(W)为6mm ;齿侧面激光硬化带2表面积占齿侧面表面积比20% ;激光硬化带2层深(S)为O. 4mm ； (6)光拦一次开关,完成齿圈I所有齿根的激光硬化处理。实施例3
如图1、2所示，齿圈I的每个齿槽底部及相连的两个齿根侧面需要淬火的表面的激光硬化处理方法相同，其具体处理方法如下(1)将齿圈置于回转工作台卡具上，齿长方向垂直于回转工作台台面；(2)齿圈I上端放置挡光圈；(3)合理匹配激光功率为4000W、激光束扫描速度为30mm/min、聚焦镜焦距为600mm、离焦量绝对值为< 70mm、保护气为氩气及氮气；(4)经过分光器出来的两激光束以40° 70°入射至齿圈齿根需要淬火的表面；
(6)导光头上下移动，配之以回转台周期性小角度分度回转，在处理表面形成激光硬化带； 其激光硬化带2数量为I条/齿槽；激光硬化带2长度(L)为90mm ；激光硬化带2宽度(W)为12mm ;齿侧面激光硬化带2表面积占齿侧面表面积比为50% ;激光硬化带2层深(S)为O. 5mm ； (6)光拦一次开关,完成齿圈I所有齿根的激光硬化处理。
权利要求
1.一种内齿圈齿根激光硬化处理方法，其特征在于齿圈的每个齿槽底部及齿根两个侧表面，采用相同的激光硬化处理方式，其具体步骤如下(1)将齿圈置于回转工作台卡具上，齿长方向垂直于回转工作台台面；(2)齿圈上端放置挡光圈；(3)合理匹配激光功率为400-10000W、激光束扫描速度为10-80mm/min、聚焦镜焦距为200-1000mm、离焦量绝对值为0-150mm、保护气为氩气或氮气；(4)激光束以20° 90°角入射至齿圈齿根需要处理表面；(6)导光头上下移动，配之以回转台周期性小角度分度回转，或导光头上下移动+转动，在处理表面形成激光硬化带；其激光硬化带数量为3 I条/齿槽；激光硬化带长度(L)为2(T200mm ；激光硬化带宽度(W)为2 50mm ;齿侧面激光硬化带表面积占齿侧面表面积比为10% 100% ;激光硬化层深⑶为0. I I. 2mm ; (6)光拦一次开关，完成齿圈所有齿根的激光硬化处理。
全文摘要
本发明涉及一种内齿圈齿根激光淬火硬化方法，其特征在于具体步骤如下将内齿圈置于数控精密旋转工作台上的专用夹具上，齿圈上端放置挡光圈；激光束为单光束或双光束以20°～90°角入射至齿圈齿槽底部及相连的齿侧需要淬火的表面；导光头上下移动或导光头上下移动+转动,在处理表面形成激光硬化带；其是以能量高度集中的激光束快速扫描齿圈齿根，使被扫描的齿圈齿根表面温度迅速升高到相变点以上，淬火变形较常规热处理工艺小，同时，降低了能量消耗。
文档编号C21D9/32GK102660668SQ201210144540
公开日2012年9月12日 申请日期2012年5月11日 优先权日2012年5月11日
发明者喻皓淳, 姚远, 孔德举, 张敏, 李潇一, 秦芳, 郑培和, 陈明, 魏伟 申请人:中国第一汽车股份有限公司