专利名称：铜铌高强度奥贝球铁重型商用车主/从动螺旋锥齿轮的制造方法
技术领域：
本发明涉及一种铜铌高强度奥贝球铁重型商用车主/从动螺旋锥齿轮的制造方法。
背景技术：
目前，我国汽车后桥传动齿轮，主、从动螺旋锥齿轮均使用40Cr、18CrMnTi、22CrMo 等优质钢材经锻造、机械加工、渗碳淬火和调质热处理等工序制造的。存在着材料成本高、 工艺复杂、生产效率低等不足。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术存在的不足，提供一种具有强度高，耐冲击性 好，耐磨性好，重量轻，减振性好，生产效率高，耗能低，成本低的铜铌高强度奥贝球铁重型 商用车主/从动螺旋锥齿轮的制造方法。 实现本发明目的所采取的技术方案是，一种铜铌高强度奥贝球铁重型商用车主/ 从动螺旋锥齿轮的制造方法，其特征是它包括以下步骤 (1)炉料准备按重量百分比，QIO生铁55-65%、低碳钢10-15%，回炉铁20-30% 进行炉料配比； (2)熔化采用中频炉熔炼铁水，熔炼铁水温度1490-1530°C出炉，球化处理，采用 稀土镁硅铁球化剂，用冲入法在球化包中球化处理，球化温度1460-1490°C ;球化处理按重 量百分比铁水96. 4_97%，球化剂1. 5-1. 7%，孕育剂0. 6-0.8% ;覆盖剂0. 9-1. 1% ;
球化剂型号ZFCR-6，孕育剂型号FeSi75A11. 5_B，覆盖剂型号Q/ CA-D12JS93-2004。 (3)造型采用包括加砂、造型、合箱、浇注后冷却、落砂及砂处理系统的多触头高 压造型机，用金属模型板的模具造型； (4)浇注采用机械浇包人工浇注，浇注温度1350-1450 °C，浇注速度为 4. 5-5. 5Kg/S或保持铁液上升速度为30-50mm/s ; (5)落砂铸件在砂箱中冷却40-60分钟后，进行打箱落砂。采用机械振动式落砂 机落砂； (6)清理采用吊钩式抛丸清理机对铸件喷丸清理，使用钢丸直径1. 5-2. Omm ;
(7)退火采用台车式电阻炉，退火温度890-92(TC，保温时间3_4小时，之后随 炉冷至600-55(TC出炉； (8)机械加工采用通用齿轮设备进行机械加工，检验加工后的尺寸；
(9)奥氏体化和等温淬火采用井式气氛控制电阻炉进行奥氏体化和等温淬火处 理，奥氏体形成基理是将工件加热到Acl或Ac3以上，使常温下原有的组织转变为奥氏体， 奥氏体化温度900-920°C ，等温淬火温度840-860°C ，等温保温后进行淬火，冷却介质为油，
3等温保温温度300-32(TC，所得金相组织为贝氏体加残余奥氏体； (10)衍磨采用齿轮衍磨机床对螺旋锥齿轮进行衍磨；
(11)终检入库表面质量及全尺寸检验。 本发明的铜铌高强度奥贝球铁重型商用车主/从动螺旋锥齿轮的制造方法简便， 生产效率高，耗能低，成本低，用本方法制造的重型商用车主/从动螺旋锥齿轮具有强度 高，耐冲击性好，耐磨性好，重量轻，减振性好等优点。
图1为本发明的铜铌高强度奥贝球铁重型商用车主/从动螺旋锥齿轮的制造方法 方框图。 图2为重型商用车主动螺旋锥齿轮结构主视示意图。
图3为重型商用车从动螺旋锥齿轮结构剖视示意图。
具体实施例方式
参照图1 :一种铜铌高强度奥贝球铁重型商用车主/从动螺旋锥齿轮的制造方法， 包括以下步骤 (1)炉料准备按重量百分比，QIO生铁55-65%、低碳钢10-15%，回炉铁20-30% 进行炉料配比。所述的回炉铁为齿轮的浇冒口及废料。 (2)熔化采用中频炉熔炼铁水，熔炼铁水温度1490-153(TC出炉。主要工艺参数 炉前成分:(% ) :C :3. 55-3. 75， Si :1. 0-1. 3， Mn《0. 35， S《0. 03， P《0. 06， Cr《0. 03， Ti《0. 04 ;终铁水成分(％ ) :Si :2. 55-2. 75， Mn《0. 35， S《0. 02， P《0. 06， Cu : 0. 6-0. 8， Nb :0. 10-0. 13， Cr《0. 03， Ti《0. 04， Re :0. 025 0. 035， Mq :0. 035-0. 055。球 化处理采用稀土镁硅铁球化剂，用冲入法在球化包中球化处理，球化温度1460-1490°C，
球化处理按重量百分比铁水96. 4_97%，球化剂1.5_1.7%，孕育剂0. 6_0. 8 % ;覆盖
剂0. 9-1. 1 %。采用的球化剂为ZFCR-6型，孕育剂为FeSi75A11. 5-B型和覆盖剂为Q/ CA-D12-JS93-2004型均为市售产品。 (3)造型采用包括加砂、造型、合箱、浇注后冷却、落砂及砂处理系统的多触头高 压造型机，用金属模型板的模具造型。 (4)浇注采用机械浇包人工浇注，浇注温度1350-1450 °C，浇注速度为 4. 5-5. 5Kg/S或保持铁液上升速度为30-50mm/s。
(5)落砂铸件在砂箱冷却40-60分钟后落砂。 (6)清理采用吊钩式抛丸清理机对铸件喷丸清理，使用钢丸直径1. 5-2. Omm。
(7)退火采用台车式电阻炉。工艺要求退火温度890-92(TC ，保温时间3-4 小时，之后随炉冷至600-550°C出炉；退火后要求球化率1-3级，球径6_8级，球数> 100个/mm2 ;金相组织要求珠光体《5%，其余为铁素体；退火后机械性能要求强度
o b > 450Mpa，延伸率S > 16%，硬度165-210HB。 (8)机械加工采用通用齿轮设备进行机械加工，检验加工后的尺寸。
(9)奥氏体化和等温淬火采用井式气氛控制电阻炉进行奥氏体化和等温淬火处
理，奥氏体形成基理是将工件加热到Acl或Ac3以上，使常温下原有的组织转变为奥氏体，
4奥氏体化温度900-920°C ，等温淬火温度840-860°C ，等温保温后进行淬火，冷却介质为油， 等温保温温度300-320°C ，所得金相组织为贝氏体加残余奥氏体。
(10)衍磨采用齿轮衍磨机床对螺旋锥齿轮进行衍磨。
(11)终检入库表面质量及全尺寸检验。
实施例一 本发明实施例中J6P-10铜铌奥贝球铁后桥主、从动螺旋锥齿轮的主要技术要 求和尺寸为模数Mn = 11.723，齿数Z = 39，节圆直径①457. 2，齿顶高2. 618，齿全高 20.263，平均压力角32。 30'，螺旋角32。 12'。中频炉熔化铁水，配料按重量百分比生 铁65 % ，废低碳钢15 % ，回炉铁20% ，铁水升温至1490-1530°C时出炉，采用冲入法在球化 包中进行球化处理，球化处理时在球化处理包按重量百分比96. 4%的铁水量加入球化剂 1.7%，加入孕育剂0.8%，加入覆盖剂1. 1%。球化处理后的铁水温度控制在1350-1450°C 时，进行浇注。铸件在砂箱冷却40-60分钟后打箱落砂。铸件毛坯退火温度890-92(TC，保 温3-4小时。毛坯经过机械加工达到齿轮合格尺寸后，进行等温淬火处理。等温淬火奥氏体 化温度900-920°C ，保温2-3小时，在840-860°C时进行等温淬火，等温保温温度300-320°C ， 保温时间1. 5小时。本发明实施例中采用上述金属材料配比和工艺参数，并采用具体实施 方式中的主要工艺方法，也达到了同样的技术标准。
实施例二 本发明实施例中J6M-10铜铌奥贝球铁后桥主从动螺旋锥齿轮的主要技术要求和 尺寸为模数Mn = 11.43，齿数Z = 40，节圆直径①457. 2，齿顶高3. 071，齿全高20. 487， 平均压力角22。 30'，螺旋角3r 17'，中频炉熔化铁水，配料按重量百分比生铁60%， 废低碳钢10%，回炉铁30%，铁水升温至1490-153(TC时出炉，采用冲入法在球化包中进 行球化处理，球化处理时在球化处理包按重量百分比96. 7%的铁水量加入球化剂1. 6%， 加入孕育剂0. 7%，加入覆盖剂1%。球化处理后的铁水温度控制在1350-145(TC时，进行 浇注。铸件在砂箱冷40-60分钟后打箱落砂。铸件毛坯退火温度890-920°C ，保温3_4小 时。毛坯经过机械加工达到齿轮合格尺寸后，进行等温淬火处理。等温淬火奥氏体化温度 900-920°C ，保温2-3小时，在840-860°C时进行等温淬火，等温保温温度300-320°C ，保温时 间1.5小时。本发明实施例中采用上述金属材料配比和工艺参数，并采用具体实施方式
中 的主要工艺方法，也达到了同样的技术标准。
实施例三 本发明实施例中J5P-09铜铌奥贝球铁后桥主从动螺旋锥齿轮的主要技术要求和 尺寸为模数Mn = 12. 357，齿数Z = 37，节圆直径①457. 2，齿顶高2. 398，齿全高20. 897， 平均压力角22。 30'，螺旋角3r 8'，中频炉熔化铁水，配料按重量百分比生铁55%， 废低碳钢15%，回炉铁30%，铁水升温至1490-153(TC时出炉，采用冲入法在球化包中进行 球化处理，球化处理时在球化处理包按重量百分比97%的铁水量加入球化剂1. 5%，加入 孕育剂0.6%，加入覆盖剂0. 9%。球化处理后的铁水温度控制在1350-145(TC时，进行浇 注。铸件在砂箱冷却40-60分钟后打箱落砂。铸件毛坯退火温度890-92(TC，保温3_4小 时。毛坯经过机械加工达到齿轮合格尺寸后，进行等温淬火处理。等温淬火奥氏体化温度 900-920°C ，保温2-3小时，在840-860°C时进行等温淬火，等温保温温度300-320°C ，保温时 间1.5小时。本发明实施例中采用上述金属材料配比和工艺参数，并采用具体实施方式
中
5的主要工艺方法，也达到了同样的技术标准。 本发明的铜铌高强度奥贝球铁重型商用车主/从动螺旋锥齿轮的制造方法所述 设备均为市售产品。 参照图2和3，按本发明方法制造的重型商用车主/从动螺旋锥齿轮达到的技术性 能是 1、机械性能:o b(MPa) > 1300 ; o > 1% ; o s(MPa) > 900 ;HRC42_47。
2、金相组织球化率1-3级，球径6-8级，球数> 100个/咖2。基体组织下贝
氏体加部分奥氏体或下贝氏体中混有部分上贝氏体组织。 机械性能及金相组织检验委托国家指定检测机构，均为中国第一汽车集团公司技 术中心进行检验的结果。 3、装机试验经中国第一汽车集团公司技术中心对本明制造的铜铌高强度奥贝球 铁重型商用车主/从动螺旋锥齿轮装在457驱动桥主减速器齿轮总成台架试验(德国RENK 公司生产的RENK后桥试验台准确度0. 5% )，达到70275次，而优质合金汽车螺旋锥齿轮的 标准是40000次，因此，按本发明方法制造的重型商用车主/从动螺旋锥齿轮优于标准规 定，完全满足产品的使用要求。 按本明方法制造的铜铌高强度奥贝球铁主/从动螺旋锥齿轮装在重型商用车后 驱动桥主减速器上，经过两年多试用，取得了发明所述的最佳效果。
权利要求
一种铜铌高强度奥贝球铁重型商用车主/从动螺旋锥齿轮的制造方法，其特征是它包括以下步骤(1)炉料准备按重量百分比，Q10生铁55-65％、低碳钢10-15％和回炉铁20-30％进行炉料配比；(2)熔化采用中频炉熔炼铁水，熔炼铁水温度1490-1530℃出炉，然后进行球化处理，球化处理采用冲入法，温度在1460-1490℃；球化处理工艺如下按每包出铁水量的1.5-1.7％将稀土镁硅铁球化剂放入球化包中，然后放0.6-0.8％的孕育剂最后放入0.9-1.1％的覆盖剂，待铁水温度达到球化处理工艺温度时直接将铁水冲入在球化包中进行球化处理；(3)造型采用包括加砂、造型、合箱、浇注后冷却、落砂及砂处理系统的多触头高压造型机，用金属模型板的模具造型；(4)浇注采用机械浇包人工浇注，浇注温度1350-1450℃，浇注速度为4.5-5.5Kg/S或保持铁液上升速度为30-50mm/s；(5)落砂铸件在砂箱中冷却40-60分钟后，进行打箱落砂，采用机械振动式落砂机落砂；(6)清理采用吊钩式抛丸清理机对铸件喷丸清理，使用钢丸直径1.5-2.0mm；(7)退火采用台车式电阻炉，退火温度890-920℃，保温时间3-4小时，之后随炉冷至600-550℃出炉；(8)机械加工采用通用齿轮设备进行机械加工，检验加工后的尺寸；(9)奥氏体化和等温淬火采用井式气氛控制电阻炉进行奥氏体化和等温淬火处理，奥氏体形成基理是将工件加热到Ac1或Ac3以上，使常温下原有的组织转变为奥氏体，奥氏体化温度900-920℃，等温淬火温度840-860℃，等温保温后进行淬火，冷却介质为油，等温保温温度300-320℃，所得金相组织为贝氏体加残余奥氏体；(10)衍磨采用齿轮衍磨机床对螺旋锥齿轮进行衍磨；(11)终检入库表面质量及全尺寸检验。
全文摘要
本发明是一种铜铌高强度奥贝球铁重型商用车主/从动螺旋锥齿轮的制造方法，其特点是它包括炉料准备，熔化，造型，浇注，落砂，清理，退火，机械加工，奥氏体化和等温淬火，衍磨及终检入库等步骤，其制造方法简便，生产效率高，耗能低，成本低，用本方法制造的汽车螺旋锥齿轮具有强度高，耐冲击性好，耐磨性好，重量轻，减振性好等优点。
文档编号F16H55/17GK101713454SQ200910218079
公开日2010年5月26日 申请日期2009年12月18日 优先权日2009年12月18日
发明者冯连顶, 刘林, 吴秋金, 张学良, 李发文, 李有时, 李长波, 牛金彪, 石如苏, 蔡永和, 赵林涛, 车广义, 钟景旭, 陆洪刚, 颜显岐 申请人:吉林圆方机械集团有限公司