一种用于薄壁内圆弧齿轮零件的淬火模具和热处理方法与流程

本发明涉及金属热处理，尤其涉及一种用于薄壁内圆弧齿轮零件的淬火模具和热处理方法。

背景技术：

1、航空发动机齿轮对精度、产品热处理质量要求严格。如图1所示，某型号发动机齿轮零件为薄壁件，内孔为圆弧结构(内凹形圆弧)，热处理要求外齿与内圆弧面渗碳淬火，技术指标要求为：渗碳有效硬化层深度为0.9～1.15mm，表面硬度≥63hrc，心部硬度为48～52hrc。淬火后要求齿顶外圆直径变形量为-0.1～+0.05mm，内圆直径变形量为-0.1～+0.05mm，内圆椭圆度c≤0.08，齿顶椭圆度d≤0.1，锥度e≤0.1。

2、现有常规技术方案采用自由淬火(无淬火模具)时齿顶外圆及内圆弧面严重缩小，为了保证内孔尺寸需进行加工，导致渗碳深度偏浅，而齿顶外圆尺寸缩小导致齿顶和齿面没有磨削余量。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种装配便捷、变形量和渗碳深度均达到技术指标要求的用于薄壁内圆弧齿轮零件的淬火模具及热处理方法。

2、为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

3、一种用于薄壁内圆弧齿轮零件的淬火模具，包括垫板和位于垫板上的心模、滑块，所述心模外圆与滑块中心孔内壁相配合，所述滑块外壁与齿轮零件的内圆内壁相配合。

4、作为上述技术方案的进一步改进：

5、所述滑块包括多个滑块单元，多个滑块单元沿滑块周向间隔布置。

6、所述滑块单元包括环形块和位于环形块外壁上的凸起，所述凸起的外壁与齿轮零件的内圆内壁相贴合。

7、所述凸起间隔设置，相邻凸起之间设有贯穿滑块单元上下表面的通槽，所述通槽和齿轮零件的内圆内壁相联通。

8、还包括定位件，所述滑块底部开设有定位孔，所述垫板开设有定位槽，所述定位槽和定位孔一一对应设置，所述定位件两端分别位于定位孔和定位槽内。

9、所述垫板中部开设有沉台，所述心模设置在沉台内，所述滑块设置在沉台外圆周外侧。

10、所述心模与滑块过盈配合。

11、作为一个总的发明构思，本发明还提供一种薄壁内圆弧齿轮零件的热处理方法，包括以下步骤：

12、s1、将齿轮零件整体镀保护层，机加工待渗碳区域；

13、s2、采用真空渗碳工艺对齿轮零件进行渗碳处理；

14、s3、对渗碳后齿轮零件依次进行第一次回火处理、淬火处理、冷处理及第二次回火处理，所述淬火处理时采用前述淬火模具固定齿轮零件。

15、作为上述技术方案的进一步改进：

16、所述步骤s3中，所述第一次回火处理的温度为600～750℃，时间为3～6h。

17、所述淬火处理时的淬火温度为1000～1100℃，保温时间为150～180min。

18、所述冷处理的温度为-70～-90℃，时间为2～5h。

19、所述第二次回火处理的温度为400～600℃，时间为2～5h。

20、所述步骤s2中，所述渗碳处理的温度为950～1050℃，时间为30～50h。

21、与现有技术相比，本发明的优点在于：

22、本发明的用于薄壁内圆弧齿轮零件的淬火模具，包括垫板和位于垫板上的心模、滑块，所述心模外圆与滑块中心孔内壁相配合，所述滑块外壁与齿轮零件的内圆内壁相配合，安装时将滑块放置在齿轮零件的内圆内，将心模放置在滑块中心孔内，滑块和垫板连接，将淬火模具安装在淬火机床上；拆卸时，所述拆将淬火模具从在淬火机床上卸载，将滑块和垫板分离，将心模从滑块中心孔内取出，将滑块从齿轮零件的内圆取出，淬火模具加工简单，装配便捷，为圆弧内孔齿轮零件淬火变形控制提供了可靠思路，采用本发明技术方案加工产品后，可使得齿轮零件内圆弧尺寸变形控制在0.1mm以内，椭圆度控制在0.1mm以内，实现渗碳指标和变形指标的双重标准。

技术特征：

1.一种用于薄壁内圆弧齿轮零件的淬火模具，其特征在于：包括垫板(3)和位于垫板(3)上的心模(1)、滑块(2)，所述心模(1)外圆与滑块(2)中心孔内壁相配合，所述滑块(2)外壁与齿轮零件的内圆内壁相配合。

2.根据权利要求1所述的淬火模具，其特征在于：所述滑块(2)包括多个滑块单元(21)，多个滑块单元(21)沿滑块(2)周向间隔布置。

3.根据权利要求2所述的淬火模具，其特征在于：所述滑块单元(21)包括环形块(211)和位于环形块(211)外壁上的凸起(212)，所述凸起(212)的外壁与齿轮零件的内圆内壁相贴合。

4.根据权利要求3所述的淬火模具，其特征在于：所述凸起(212)间隔设置，相邻凸起(212)之间设有贯穿滑块单元(21)上下表面的通槽(213)，所述通槽(213)和齿轮零件的内圆内壁相联通。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的淬火模具，其特征在于：还包括定位件(4)，所述滑块(2)底部开设有定位孔(2111)，所述垫板(3)开设有定位槽(31)，所述定位槽(31)和定位孔(2111)一一对应设置，所述定位件(4)两端分别位于定位孔(2111)和定位槽(31)内。

6.根据权利要求5所述的淬火模具，其特征在于：所述垫板(3)中部开设有沉台(32)，所述心模(1)设置在沉台(32)内，所述滑块(2)设置在沉台(32)外圆周外侧。

7.根据权利要求1至4中任一项所述的淬火模具，其特征在于：所述心模(1)与滑块(2)过盈配合。

8.一种薄壁内圆弧齿轮零件的热处理方法，其特征在于：包括以下步骤：

9.根据权利要求8所述的热处理方法，其特征在于：所述步骤s3中，

10.根据权利要求9所述的热处理方法，其特征在于：所述步骤s2中，所述渗碳处理的温度为950～1050℃，时间为30～50h。

技术总结
本申请公开了一种用于薄壁内圆弧齿轮零件的淬火模具和热处理方法，淬火模具包括垫板和位于垫板上的心模、滑块，所述心模外圆与滑块中心孔内壁相配合，所述滑块外壁与齿轮零件的内圆内壁相配合。热处理方法包括以下步骤：S1、将齿轮零件整体镀保护层，机加工待渗碳区域；S2、采用真空渗碳工艺对齿轮零件进行渗碳处理；S3、对渗碳后齿轮零件依次进行第一次回火处理、淬火处理、冷处理及第二次回火处理，所述淬火处理时采用淬火模具固定齿轮零件。本申请淬火模具具有装配便捷的优点，采用淬火模具进行淬火后的齿轮零件变形量和渗碳深度均达到技术指标要求。

技术研发人员：张志华,王联进,刘龙凯,吴平,李栋,张伟华,余谌文,唐华
受保护的技术使用者：中国航发中传机械有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/8