一级太阳轮内花键变形锥度控制热处理方法与流程

本发明属于金属热处理技术领域，具体涉及一种一级太阳轮内花键变形锥度控制热处理方法。

背景技术：

行星齿轮传动现已被广泛应用于各种机械传动系统中的减速器、增速器和变速装置，尤其是因其具有“高载荷、大传动比”的特点而在飞行器和车辆(特别是重型车辆)中得到大量应用，而一级太阳轮是行星齿轮传动中必不可少的部件之一。一级太阳轮上一般设有外圆和内花键，由于一级太阳轮在加工时需要进行热处理，包括渗碳、淬火等工序，热处理之后的内花键会产生变形，目前热处理后一级太阳轮内花键变形锥度在0.05至0.10毫米，而工艺要求是将热处理后一级太阳轮内花键变形锥度控制在0.04毫米之内，因此需要对一级太阳轮热处理方法进行改进。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种一级太阳轮内花键变形锥度控制热处理方法，能够将热处理后一级太阳轮内花键变形锥度控制在0.04毫米之内，满足工艺要求。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种一级太阳轮内花键变形锥度控制热处理方法，所述一级太阳轮包括主轴和外圆，所述主轴的中轴线与所述外圆的中轴线重合，所述外圆设置于所述主轴的一端，所述外圆的内侧设置有内花键和内孔，所述一级太阳轮内花键变形锥度控制热处理方法包括以下步骤：

步骤s1：在所述一级太阳轮的所述内孔中放入一根圆棒，所述圆棒的中轴线与所述外圆的中轴线重合，所述圆棒的外径比所述内花键的小径小1.50-2.00毫米；在所述一级太阳轮的所述外圆处加装一个圆环，所述圆环的中轴线与所述外圆的中轴线重合，所述圆环的内径比所述外圆的外径大0.75-1.25毫米；

步骤s2：将装有所述圆棒和所述圆环的所述一级太阳轮装炉，进行渗碳处理，渗碳温度为878-882摄氏度，强渗碳势为1.00%，扩散碳势为0.75%；

步骤s3：进行淬火处理，淬火温度为823-827摄氏度，分级淬火油的温度为80摄氏度。

优选地，所述内花键的小径为31.75毫米，所述圆棒的外径为30毫米。

优选地，所述外圆的外径为55毫米，所述圆环的内径为56毫米。

优选地，所述圆棒的轴向长度小于所述外圆的轴向长度。

优选地，所述圆环的轴向长度小于所述外圆的轴向长度。

优选地，所述渗碳温度为880摄氏度。

优选地，所述淬火温度为825摄氏度。

优选地，所述步骤s3中装炉时，将所述一级太阳轮按照所述外圆在上方、所述主轴在下方的方式放置。

优选地，热处理后所述一级太阳轮的表面硬度为59-60hrc。

优选地，热处理后所述一级太阳轮的有效硬化层的深度为0.65毫米。

与现有技术相比，本发明提供一种一级太阳轮内花键变形锥度控制热处理方法，装炉之前，在所述一级太阳轮的内孔中放入一根外径小于所述一级太阳轮的内花键的小径的圆棒，在所述一级太阳轮的外圆处加装一个内径大于所述外圆的外径的圆环，渗碳处理时，渗碳温度为878-882摄氏度，强渗碳势为1.00%，扩散碳势为0.75%；淬火处理时，淬火温度为823-827摄氏度，分级淬火油的温度为80摄氏度，采用本发明的方法热处理后的一级太阳轮，插齿加工的内花键锥度控制在0.015-0.02毫米，挤齿加工的内花键锥度只有0.01毫米，批量产品综合塞规检查合格率为95%以上，与之前内花键锥度为0.05-0.10毫米、综合塞规检查合格率65%的情况相比，本发明能够有效减小内花键的变形锥度，提高一级太阳轮的产品质量。

附图说明

图1为本发明的一实施例的一级太阳轮内花键变形锥度控制热处理方法的流程图；

图2为本发明的一实施例中的一级太阳轮的结构示意图；

图3为本发明的一实施例中的装有圆棒和圆环的一级太阳轮的结构示意图。

具体实施方式

为使对本发明的目的、构造、特征、及其功能有进一步的了解，兹配合实施例详细说明如下。

请结合参见图1至图3，图1为本发明的一实施例的一级太阳轮内花键变形锥度控制热处理方法的流程图，图2为本发明的一实施例中的一级太阳轮的结构示意图，图3为本发明的一实施例中的装有圆棒和圆环的一级太阳轮的结构示意图。本发明一实施例的一种一级太阳轮内花键变形锥度控制热处理方法中，一级太阳轮100包括主轴1和外圆2，主轴1的中轴线与外圆2的中轴线重合，外圆2设置于主轴1的一端，外圆2的内侧设置有内花键21和内孔22。本发明一实施例的一种一级太阳轮内花键变形锥度控制热处理方法包括以下步骤：

步骤s1：在一级太阳轮100的内孔22中放入一根圆棒3，圆棒3的中轴线与外圆2的中轴线重合，圆棒3的外径比内花键21的小径小1.50-2.00毫米；在一级太阳轮100的外圆2处加装一个圆环4，圆环4的中轴线与外圆2的中轴线重合，圆环4的内径比外圆2的外径大0.75-1.25毫米；

步骤s2：将装有圆棒3和圆环4的一级太阳轮100装炉，进行渗碳处理，渗碳温度为878-882摄氏度，强渗碳势为1.00%，扩散碳势为0.75%；

步骤s3：进行淬火处理，淬火温度为823-827摄氏度，分级淬火油的温度为80摄氏度。

其中，圆棒3的作用在于防止内花键21在淬火时过度变形；圆环4的作用在于防止外圆2在淬火时向外胀出，影响一级太阳轮100的产品质量；优选地，渗碳温度为880摄氏度，淬火温度为825摄氏度，这样的工艺参数能够将内花键21的锥度控制在0.015-0.02毫米，达到工艺要求。

热应力是由内花键21的内外温度差异造成的，温差越大，热应力也越大，内花键21变形也越严重，因此，在选择渗碳温度时应遵循的原则是：在保证合理的渗碳速度的前提下，应尽可能采用较低的渗碳温度。经试验，本发明将优选的渗碳温度设置为880摄氏度，强渗碳势为1.00%，扩散碳势为0.75%，既能保证渗碳速度，又能有效减小内花键21的变形。

淬火是保证齿轮热处理质量至关重要的工序，淬火温度越高，产生的组织应力越大，变形也越大，因此，在保证工件硬度的前提下，尽量选择较低的淬火温度。经试验，本发明将优选的淬火温度设置为825摄氏度，分级淬火油温度为80摄氏度，既能保证一级太阳轮100的硬度满足要求，又能减小内花键21的变形。

作为本发明的优选实施例，内花键21的小径为31.75毫米，圆棒3的外径为30毫米。圆棒3的外径比内花键21的小径小1.75毫米，既能够起到防止内花键21在淬火时过度变形的作用，又能够避免内花键21的齿形被破坏。

作为本发明的优选实施例，外圆2的外径为55毫米，圆环4的内径为56毫米。圆环4的内径比外圆2的外径大1.00毫米，既能达到防止外圆2在淬火时向外胀出的效果，又能避免圆环4对外圆2造成破坏。

请参见图3，作为本发明的优选实施例，圆棒3的轴向长度小于外圆2的轴向长度；圆环4的轴向长度小于外圆2的轴向长度。本发明一实施例中一级太阳轮100的内花键21的轴向长度小于外圆2的轴向长度，为实现对内花键21的变形锥度控制，将圆棒3的轴向长度设置为小于外圆2的轴向长度，圆环4的轴向长度设置为小于外圆2的轴向长度。

作为本发明的优选实施例，步骤s3中装炉时，将一级太阳轮100按照外圆2在上方、主轴1在下方的方式放置。由于内孔22中装有圆棒3、外圆2处装有圆环4，一级太阳轮100必须按照外圆2在上方、主轴1在下方的方式放置，防止圆棒3或圆环4掉落，影响一级太阳轮100的热处理结果。

作为本发明的优选实施例，热处理后一级太阳轮100的表面硬度为59-60hrc，检测结果合格，能够满足工艺要求。

作为本发明的优选实施例，热处理后一级太阳轮100的有效硬化层的深度为0.65毫米，检测结果合格，能够满足工艺要求。

某热处理车间，在采用本发明提供的一种一级太阳轮内花键变形锥度控制热处理方法之前，一级太阳轮热处理过程中，按照主轴1在上、外圆2在下的方式装炉，渗碳温度为910摄氏度，强渗碳势为1.10%，扩散碳势为0.80%，淬火温度为840摄氏度，虽然金相组织检测结果中，表面硬度为60-61hrc，有效硬化层的深度为0.68毫米，但是热处理后内花键21的锥度为0.06-0.10毫米，批量产品综合塞规检查合格率为65%左右，不能满足生产要求；对热处理方法进行改进时，采用本发明的一级太阳轮内花键变形锥度控制热处理方法，在内孔22中装入圆棒3，在外圆2处加装圆环4，按照主轴1在上、外圆2在下的方式装炉，渗碳温度为880摄氏度，强渗碳势为1.00%，扩散碳势为0.75%，淬火温度为825摄氏度，对金相组织进行检测，一级太阳轮100各项金相组织的检测结果都合格，表面硬度为59-60hrc，有效硬化层的深度为0.65毫米，热处理后插齿加工的内花键21的锥度为0.015-0.02毫米，挤齿加工的内花键21的锥度只有0.01毫米，批量产品综合塞规检查合格率达到95%以上，能够满足工艺要求。

本发明的一种一级太阳轮内花键变形锥度控制热处理方法中，一级太阳轮100装炉之前，在内孔22中放入一根外径小于内花键21小径的圆棒3，在外圆2处加装一个内径大于外圆2外径的圆环4，装炉时将一级太阳轮100按照外圆2在上方、主轴1在下方的方式放置，渗碳温度为878-882摄氏度，优选为880摄氏度，强渗碳势为1.00%，扩散碳势为0.75%，淬火温度为823-827摄氏度，优选为825摄氏度，分级淬火油的温度为80摄氏度。热处理后一级太阳轮100的内花键21的锥度控制在工艺要求的范围之内，插齿加工的内花键21的锥度控制在0.015-0.02毫米，挤齿加工的内花键21的锥度只有0.01毫米，批量产品综合塞规检查合格率为95%以上，有效减小了内花键21的变形锥度，提高一级太阳轮100的产品质量，满足质量提升要求。

本发明已由上述相关实施例加以描述，然而上述实施例仅为实施本发明的范例。必需指出的是，已揭露的实施例并未限制本发明的范围。相反地，在不脱离本发明的精神和范围内所作的更动与润饰，均属本发明的专利保护范围。