專利名稱：薄輻板式大直徑圓柱齒輪滲碳淬火變形的控制方法
技術領域：
本發(fā)明涉及齒輪的熱處理工藝，特別涉及ー種減少薄輻板式大直徑圓柱齒輪在滲碳淬火過程中發(fā)生變形的控制方法。
背景技術：
如圖I所示，薄輻板式大直徑圓柱齒輪是指直徑D大于I. 2米，輻板厚度S與直徑D之比小于或等于0.2的圓柱形齒輪。這種齒輪在中大型機械設備中具有廣泛的用途。從加工流程看，齒輪的制造需要經(jīng)過滲碳淬火這ー熱處理工藝，以提高輪齒的強度以及表面耐磨性等機械性能。滲碳淬火エ藝通常安排在齒輪生產(chǎn)流程的后期，對于薄輻板式大直徑圓柱齒輪來說，由于其形狀和結構存在特殊性(比如直徑大，而輻板薄)，因此嚴重的滲碳淬火變形往往很難通過最后的精加工加以修正，結果使エ件因形狀尺寸超差而報廢，造成先前各道エ序的人力物力的損失和浪費。即使對滲碳淬火變形的エ件能夠進行校正和機加工修整,也會因此而增加生產(chǎn)成本?，F(xiàn)有技術中，為了應對薄輻板式大直徑圓柱齒輪因熱處理容易發(fā)生較大變形的問題，通常只能在滲碳淬火前留足后期的加工余量，在熱處理后通過切削、磨削等冷加工方法來進行修正。但是實踐證明這種做法比較被動，富裕的加工余量不僅增加了加工エ序，還直接増加生產(chǎn)成本。除此而外，后期冷加工修正又帶來了新的問題即由于后期冷加工的加工量不同，從而引起各輪齒齒面最終的有效硬化層深度嚴重不均勻，直接影響了齒輪的使用壽命。為此，本發(fā)明從減少薄輻板式大直徑圓柱齒輪在滲碳淬火過程中發(fā)生變形的角度提出一種控制方法，以解決這種特殊齒輪結構在滲碳淬火過程中產(chǎn)生嚴重變形的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種薄輻板式大直徑圓柱齒輪滲碳淬火變形的控制方法，g在解決薄輻板式大直徑圓柱齒輪滲碳淬火過程中產(chǎn)生的嚴重變形問題。為達到上述目的，本發(fā)明采用的技術方案是一種薄輻板式大直徑圓柱齒輪滲碳淬火變形的控制方法，其創(chuàng)新在于在滲碳淬火開始之前，采用硅酸鋁纖維材料來填充圓柱齒輪的輻板兩側所對應的凹陷部分，并且在圓柱齒輪兩端分別設置ー塊鋼板，利用這兩塊鋼板夾持壓緊覆蓋在圓柱齒輪輻板兩側的硅酸鋁纖維材料，以此保護圓柱齒輪的輻板部分；接著按圖紙或常規(guī)エ藝設計要求對圓柱齒輪進行滲碳淬火熱處理。上述技術方案中的有關內(nèi)容解釋如下
I.上述方案中，所述薄輻板式大直徑圓柱齒輪是指直徑D大于I. 2米，輻板厚度S與直徑D之比小于0. 2的圓柱形齒輪。2.上述方案中，所述硅酸鋁纖維材料為硅酸鋁纖維板、硅酸鋁纖維氈或硅酸鋁纖維毯。硅酸鋁纖維又叫陶瓷纖維是ー種新型輕質(zhì)耐火材料，該材料具有容重輕、耐高溫、熱 穩(wěn)定性好、熱傳導率低、熱容小、抗機械振動好、受熱膨脹小、隔熱性能好等優(yōu)點，經(jīng)特殊加エ，可制成硅酸鋁纖維板、硅酸鋁纖維氈、硅酸鋁纖維繩、硅酸鋁纖維毯等產(chǎn)品。
3.上述技術方案適用于直齒、斜齒、人字齒以及曲線齒等各種圓柱齒輪。本發(fā)明工作原理和效果是由于薄輻板式大直徑圓柱齒輪具有直徑大、輻板薄的結構特點，從附圖I中可以看出齒輪的輻板面積大、厚度薄，齒輪的各部位尺寸相差也很大，因此在滲碳淬火的加熱冷卻過程中エ件內(nèi)外以及不同部位(截面尺寸不同的部位)溫差變化較大，產(chǎn)生的內(nèi)應カ也較大，從而導致熱處理的變形量増加。本發(fā)明針對薄輻板式大直徑圓柱齒輪的結構特點在滲碳淬火開始之前，采用硅酸鋁纖維材料來填充圓柱齒輪的輻板兩側所對應的凹陷部分，并通過鋼板夾持壓緊方式對圓柱齒輪的輻板部分進行熱保護，緩沖各部位的溫度變化速率，均勻各部位的溫差，從而減少了各部位因加熱速度和冷卻速度不一致引起的齒輪嚴重變形問題。本發(fā)明方法 容易，構思巧妙，效果明顯，是ー種值得在力推廣應用的實用性技木。


附圖I為本發(fā)明薄輻板式大直徑圓柱齒輪的剖視 附圖2為本發(fā)明原理 附圖3為本發(fā)明實施例齒輪滲碳淬火溫度變化曲線圖。I.圓柱齒輪；2.福板；3.凹陷部分；4.娃酸招纖維材料；5.鋼板；6.氣體滲碳爐。
具體實施例方式下面結合附圖及實施例對本發(fā)明作進ー步描述
實施例一種薄輻板式大直徑圓柱齒輪滲碳淬火變形的控制方法如圖I所示，本實施例圓柱齒輪為直齒圓柱齒輪1，齒輪外緣直徑D在I. 2 1. 7米之間，輻板2厚度S在150 250毫米之間。如圖2所示，針對這種薄輻板式大直徑直齒圓柱齒輪1，在滲碳淬火開始之前，采用硅酸鋁纖維材料4來填充圓柱齒輪I的輻板2兩側所對應的凹陷部分3，并且在圓柱齒輪I兩端分別設置一塊鋼板5，利用這兩塊鋼板5夾持壓緊覆蓋在圓柱齒輪I輻板2兩側的硅酸鋁纖維材料4，以此保護圓柱齒輪I的輻板2部分；接著按圖紙或常規(guī)エ藝設計要求對圓柱齒輪I進行滲碳淬火熱處理。所述硅酸鋁纖維材料4為硅酸鋁纖維板(也可以采用硅酸鋁纖維氈或硅酸鋁纖維毯)。本實施例直齒圓柱齒輪I滲碳淬火エ序如下
第一歩，清洗直齒圓柱齒輪I ;
第二步，對直齒圓柱齒輪I的非滲碳面涂防滲涂料保護非滲碳面；
第三歩，采用硅酸鋁纖維材料4來填充圓柱齒輪I的輻板2兩側所對應的凹陷部分3，并且在圓柱齒輪I兩端分別設置一塊鋼板5，利用這兩塊鋼板5夾持壓緊覆蓋在圓柱齒輪I輻板2兩側的硅酸鋁纖維材料4，以此保護圓柱齒輪I的輻板2部分；
第四步，將圓柱齒輪I裝入滲碳爐內(nèi)；
第五步，對圓柱齒輪I進行氣體滲碳處理；
第六步，對圓柱齒輪I進行淬火處理。本發(fā)明實施例圓柱齒輪I滲碳淬火的溫度變化曲線見圖1，圖I中縱縱座標表示溫度(°C )，橫座標表示時間(t)，氣體滲碳溫度為920°C，淬火溫度為840°C，780°C的保溫時間為I小時，920°C的保溫時間為32小時節(jié)2分鐘，840°C的保溫時間為2小時，220°C的保溫時間為12小時。為了說明本發(fā)明的實際應用效果，下面給出兩組實驗數(shù)據(jù)
表I (表中的數(shù)據(jù)單位是毫米)
圓周測點 |~1 12 「3「4 |~5 [6 ]~7 |8 ' 公法線上點 +1. 266 +0. 90 +1. 266+0. 69 +0. 8 +1. 6 +1. 17 +0. 97
公法線中點 +0.95 +0.83 +1.09+0. 97 +0. 58 +1. 49 +0. 96 +0. 69
公法線下點丨士0. 89 1+0. 91 1+0. 771+0. 45 J+0. 37 1+1. 23]+0. 77 [+0. 37
表2 (表中的數(shù)據(jù)單位是毫米):
I鋼印點位置I垂直鋼印點位置 齒頂圓 1+3. 67 J+6. 97
表3 (表中的數(shù)據(jù)單位是毫米)
圓周測點 Il 12 13 14 [~5 [6 [7 |8 '
公法線上點 +0. 7 +0. 66 +0. 7 +0. 66 +0. 66 +0. 52 +0. 56 +0. 66公法線中點 +0.6 +0. 58 +0. 58 +0. 56 +0. 46 +0. 52 +0. 52 +0. 56公法線T 點 J+0. 54 [+0. 56 1+0. 56 ]+0. 52 [+0. 46 1+0. 46 ]+0. 46 [+0. 56
表4 (表中的數(shù)據(jù)單位是毫米)
I鋼印點位置I垂直鋼印點位置 齒頂圓 1+1. 8J+1. 72
表I和表2為第一組實驗數(shù)據(jù)。第一組實驗數(shù)據(jù)是在未使用本發(fā)明控制方法的前提下，
直齒圓柱齒輪I因滲碳淬火產(chǎn)生的變形數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)是以滲碳淬火前測得的數(shù)據(jù)為基準，
用滲碳淬火后數(shù)據(jù)減去滲碳淬火前數(shù)據(jù)的差值。表3和表4為第二組實驗數(shù)據(jù)。第二組實驗數(shù)據(jù)是在使用本發(fā)明控制方法的前提下，直齒圓柱齒輪I因滲碳淬火產(chǎn)生的變形數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)是以滲碳淬火前測得的數(shù)據(jù)為基準，用滲碳淬火后數(shù)據(jù)減去滲碳淬火前數(shù)據(jù)的差值。表I和表3中的八個圓周測點是指以鋼印點作為第I點在齒輪圓周方向順時針等分的八個圓周測點。所述“公法線”是指從測點位置輪齒齒面沿順時針到第8個輪齒另ー側齒面的距離差值。上點、中點和下點分別表示齒厚方向三點不同位置。從以上兩組實驗數(shù)據(jù)的對比中可以看出，采用本發(fā)明后的直齒圓柱齒輪變形值比未采用發(fā)明的直齒圓柱齒輪要小很多。因此本發(fā)明方法對薄輻板式大直徑圓柱齒輪滲碳淬火變形具有有效地控制作用。
權利要求
1.一種薄輻板式大直徑圓柱齒輪滲碳淬火變形的控制方法，其特征在于在滲碳淬火開始之前，采用硅酸鋁纖維材料(4)來填充圓柱齒輪(I)的輻板(2)兩側所對應的凹陷部分(3)，并且在圓柱齒輪(I)兩端分別設置一塊鋼板(5)，利用這兩塊鋼板(5)夾持壓緊覆蓋在圓柱齒輪(I)輻板(2)兩側的硅酸鋁纖維材料(4)，以此保護圓柱齒輪(I)的輻板(2)部分；接著按圖紙或常規(guī)エ藝設計要求對圓柱齒輪(I)進行滲碳淬火熱處理。
2.根據(jù)權利要求I所述薄輻板式大直徑圓柱齒輪滲碳淬火變形的控制方法，其特征在于所述硅酸鋁纖維材料(4)為硅酸鋁纖維板、硅酸鋁纖維氈或硅酸鋁纖維毯。
全文摘要
一種薄輻板式大直徑圓柱齒輪滲碳淬火變形的控制方法，其特征在于在滲碳淬火開始之前，采用硅酸鋁纖維材料來填充圓柱齒輪的輻板兩側所對應的凹陷部分，并通過鋼板夾持壓緊方式對圓柱齒輪的輻板部分進行熱保護，緩沖各部位的溫度變化速率，均勻各部位的溫差，從而減少了各部位因加熱速度和冷卻速度不一致引起的齒輪嚴重變形問題。
文檔編號C21D9/32GK102643972SQ20121011658
公開日2012年8月22日 申請日期2012年4月19日 優(yōu)先權日2012年4月19日
發(fā)明者喬艷, 張建剛, 龔曉云 申請人:寶鋼蘇冶重工有限公司