双联螺旋锥齿轮热处理变形控制方法技术

本发明专利技术涉及一种双联螺旋锥齿轮热处理变形控制方法，通过对零件进行两次渗碳，解决了零件不同部位渗碳层深度不同的问题，同时改变了传统的淬火模式，并在加工时预留余量，通过模具对锥齿齿顶淬火压力作用下，将加工余量作为变形的补偿量，实现了双联齿轮零件渗层深度精度在0.1mm以内，双侧锥角的±10′误差控制。本发明专利技术工艺技术合理，控制变形效果显著，为类似的产品的变形控制提供了新的思路。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种热处理方法，尤其是一种9310钢双联齿轮零件变形控制的热处理方法。
技术介绍
9310钢是一种优良的渗碳钢。该钢具有较高的淬透性，经渗碳-淬火-低温回火，不但表面可以获得较高的硬度，而且心部强度和韧性、塑性配合也很好，同时此钢的切削性能优异，常用于制造各种齿轮、轴等零件，是目前我国许多机型中常用渗碳钢材料之一。 然而该材料在热处理过程中变形较大，对于使用其制造的零件在热处理过程中产生的剧烈变形对后续的机械加工造成了严重影响，尤其是形状复杂且不对称结构的零件，所以因热处理变形产生的报废率极高。航空部件中涉及一种双联螺旋锥齿轮零件，其结构具有双侧螺旋锥齿，为典型的非对称结构零件。大齿区为动力输入端，小齿区为动力输出端，不同的工作环境及使用要求决定零件两侧的螺旋锥齿轮不同的性能指标，要求双侧的锥齿渗层深度要求不一致，大齿区的有效渗层深度为1.47?1.68mm，HRC60深度>0.65mm,小齿区有效渗层深度1.05?1.25mm, HRC60深度彡0.5_，零件双侧面锥角变形量不超过±10'。目前采用的热处理技术无法实现两个区域两种渗碳层深度的要求，同时也无法达到所需的变形要求。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供双联齿轮热处理变形控制的解决方案，可使双联螺旋锥齿轮在热处理后性能指标达到要求，即大齿端的有效渗层深度为1.47?1.68mm, HRC60深度彡0.65_，小齿区有效渗层深度1.05?1.25mm，HRC60深度彡0.5_，零件双侧面锥角变形量不超过±10'。 本专利技术的技术解决方案为:(1)在热处理前对大齿根锥进行粗加工，加工后留有补偿余量在0.5mm以内； (2)将零件除大齿区以外的所有区域进行镀铜保护，铜层厚度0.03?0.05mm ；(3)使用吹砂机清理零件渗碳表面，吹砂压力为0.2?0.3Mpa，至零件为灰白色为止，然后在I个小时以内进行渗碳；(4)将零件置于双室渗碳炉内，装炉时大齿区向下，零件装炉后大齿区距离料架50mm以上，并保证气氛的充分流通； (5)进行第一次渗碳:渗碳温度为927±10°C，碳势0.95?1.0% C，渗碳时间为5?6小时；然后在30min之内降温至815±10°C ；(6)在保护气氛炉进行高温回火，回火温度为621±14°C，回火时间为3?3.5小时，然后充氮气冷却至室温； (7)将零件除大齿区、小齿区以外的所有区域进行镀铜保护，铜层厚度0.03? 0.05mm ； (8)按步骤(3)、⑷进行吹砂及装炉； (9)进行第二次渗碳参数:渗碳温度为927±10°C，碳势为0.95?1.0% C，渗碳时间为5?7小时，然后保持碳势为0.9?0.95% C，保持时间为I?2小时，然后在30min之内降温至 815±10°C ；(10)按步骤(6)进行高温回火；(11)将零件放置在可控气氛炉内进行升温至815±10°C，保温1.5?2小时，然后在30秒内转移到压力淬火机上进行压力淬火；(12)进行压力淬火时，压力淬火机的外圈压力为700?900psi，内圈压力为500?700psi，内圈压套作用于零件加工基准面上；外圈压套通过工装的上模压在螺旋锥齿轮的大齿上，所述的工装的上模设置有与齿面配合的模压面，所述的模压面的设置使其作用在螺旋锥齿上时，压力沿径向方向逐渐增大，工装的下模与上模压力点对应并支撑零件；淬火开始时的油温为55?76°C，直至零件冷却至100°C以下时，将零件卸下； (13)对零件进行冰冷，温度彡_80°C，时间为4?4.5h ;(14)对零件进行回火，温度150±6°C，时间4?4.5h，然后空冷至室温； (15)最终检验。 本专利技术通过系统的变形趋势分析，形成了解决该类零件的方案，通过对零件进行两次渗碳，解决了零件不同部位渗碳层深度不同的问题，同时利用压力淬火机改变了传统的淬火模式，并在加工时预留余量，通过模具对锥齿齿顶淬火压力作用下，重点对零件锥齿及平面度进行控制，同时将加工余量作为变形的补偿量，实现了双联齿轮零件渗层深度精度在0.1mm以内，双侧锥角的±10'误差控制。本专利技术工艺技术合理,控制变形效果显著，为类似的产品的变形控制提供了新的思路。 【具体实施方式】 的具体的实施步骤为:(1)在热处理前对大齿根锥进行粗加工，加工后留有补偿余量在0.5mm以内；(2)将零件除大齿区以外的所有区域进行镀铜保护，铜层厚度0.03?0.05mm ；(3)使用吹砂机清理零件渗碳表面，吹砂压力为0.2?0.3Mpa，至零件为灰白色为止，然后在I个小时以内进行渗碳；(4)将零件置于双室渗碳炉内，装炉时大齿区向下，零件装炉后大齿区距离料架50mm以上，并保证气氛的充分流通； (5)进行第一次渗碳:渗碳温度为927±10°C，碳势0.95?1.0% C，渗碳时间为5?6小时；然后在30min之内降温至815±10°C ；(6)在保护气氛炉进行高温回火，回火温度为621±14°C，回火时间为3?3.5小时，然后充氮气冷却至室温；(7)将零件除大齿区、小齿区以外的所有区域进行镀铜保护，铜层厚度0.03? 0.05mm ；(8)按步骤(3)、⑷进行吹砂及装炉； (9)进行第二次渗碳参数:渗碳温度为927±10°C，碳势为0.95?1.0% C，渗碳时间为5?7小时，然后保持碳势为0.9?0.95% C，保持时间为I?2小时，然后在30min之内降温至 815±10°C ；(10)按步骤(6)进行高温回火；(11)将零件放置在可控气氛炉内进行升温至815±10°C，保温1.5?2小时，然后在30秒内转移到压力淬火机上进行压力淬火；(12)进行压力淬火时，压力淬火机的外圈压力为700?900psi，内圈压力为500?700psi，内圈压套作用于零件加工基准面上；外圈压套通过工装的上模压在螺旋锥齿轮的大齿上，所述的工装的上模设置有与齿面配合的模压面，所述的模压面的设置使其作用在螺旋锥齿上时，压力沿径向方向逐渐增大，工装的下模与上模压力点对应并支撑零件；淬火开始时的油温为55?76°C，直至零件冷却至100°C以下时，将零件卸下； (13)对零件进行冰冷，温度彡_80°C，时间为4?4.5h ;(14)对零件进行回火，温度150±6°C，时间4?4.5h，然后空冷至室温； (15)最终检验。实施例 某直升机传动系统双联齿轮在热处理过程中的变形控制，要求渗层深度Xl区有效渗层深度(1.47?1.68)mm, HRC60深度彡0.65mm, X2区有效渗层深度(1.05?1.25)mmHRC60深度彡0.5mm，零件双侧面锥角变形量不超过±10'。 (I)在热处理前对大齿根锥进行粗加工，加工后留有补偿余量为0.2mm ；(2)将零件除大齿区以外的所有区域进行镀铜保护，铜层厚度0.04mm ；(3)使用吹砂机清理零件渗碳表面，吹砂压力为0.25Mpa，至零件为灰白色为止，然后在45分钟时进行渗碳；(4)将零件置于双室渗碳炉内，装炉时大齿区向下，零件装炉后大齿区距离料架67_，并保证气氛的充分流通；(5)进行第一次渗碳:渗碳温度为927°C，碳势0.98% C，渗碳时间为5.5小时；然后在1min时降温至本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双联螺旋锥齿轮热处理变形控制方法，其特征在于，所述的方法包括以下步骤：(1)在热处理前对大齿根锥进行粗加工，加工后留有补偿余量在0.5mm以内；(2)将零件除大齿区以外的所有区域进行镀铜保护，铜层厚度0.03～0.05mm；(3)使用吹砂机清理零件渗碳表面，吹砂压力为0.2～0.3Mpa，至零件为灰白色为止，然后在1个小时以内进行渗碳；(4)将零件置于双室渗碳炉内，装炉时大齿区向下，零件装炉后大齿区距离料架50mm以上，并保证气氛的充分流通；(5)进行第一次渗碳：渗碳温度为927±10℃，碳势0.95～1.0％C，渗碳时间为5～6小时；然后在30min之内降温至815±10℃；(6)在保护气氛炉进行高温回火，回火温度为621±14℃，回火时间为3～3.5小时，然后充氮气冷却至室温；(7)将零件除大齿区、小齿区以外的所有区域进行镀铜保护，铜层厚度0.03～0.05mm；(8)按步骤(3)、(4)进行吹砂及装炉；(9)进行第二次渗碳参数：渗碳温度为927±10℃，碳势为0.95～1.0％C，渗碳时间为5～7小时，然后保持碳势为0.9～0.95％C，保持时间为1～2小时，然后在30min之内降温至815±10℃；(10)按步骤(6)进行高温回火；(11)将零件放置在可控气氛炉内进行升温至815±10℃，保温1.5～2小时，然后在30秒内转移到压力淬火机上进行压力淬火；(12)进行压力淬火时，压力淬火机的外圈压力为700～900psi，内圈压力为500～700psi，内圈压套作用于零件加工基准面上；外圈压套通过工装的上模压在螺旋锥齿轮的大齿上，所述的工装的上模设置有与齿面配合的模压面，所述的模压面的设置使其作用在螺旋锥齿上时，压力沿径向方向逐渐增大，工装的下模与上模压力点对应并支撑零件；淬火开始时的油温为55～76℃，直至零件冷却至100℃以下时，将零件卸下；(13)对零件进行冰冷，温度≤‑80℃，时间为4～4.5h；(14)对零件进行回火，温度150±6℃，时间4～4.5h，然后空冷至室温；(15)最终检验。...

【技术特征摘要】
1.一种双联螺旋锥齿轮热处理变形控制方法，其特征在于，所述的方法包括以下步骤: (1)在热处理前对大齿根锥进行粗加工，加工后留有补偿余量在0.5mm以内； (2)将零件除大齿区以外的所有区域进行镀铜保护，铜层厚度0.03?0.05mm ； (3)使用吹砂机清理零件渗碳表面，吹砂压力为0.2?0.3Mpa，至零件为灰白色为止，然后在I个小时以内进行渗碳； (4)将零件置于双室渗碳炉内，装炉时大齿区向下，零件装炉后大齿区距离料架50mm以上，并保证气氛的充分流通； (5)进行第一次渗碳:渗碳温度为927±10°C，碳势0.95?1.0% C，渗碳时间为5?6小时；然后在30min之内降温至815±10°C ； (6)在保护气氛炉进行高温回火，回火温度为621±14°C，回火时间为3?3.5小时，然后充氮气冷却至室温； (7)将零件除大齿区、小齿区以外的所有区域进行镀铜保护，铜层厚度0.03?0.05mm ； (8)按步骤(3)、⑷进行吹砂及装炉； (9)进行第二次渗碳参数:渗碳温度为927...

【专利技术属性】
技术研发人员：周动林，辛玉武，宋兴武，赵兴福，曾西军，金玉亮，
申请(专利权)人：哈尔滨东安发动机集团有限公司，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23