本发明专利技术公开了一种减小工业机器人精密齿轮变形的真空辉光离子渗氮工艺，属于热处理技术领域。本发明专利技术的步骤为：1)零件制备：对齿轮零件坯料进行调质，使硬度达到31～32.5HRC；2)前清洗：对齿轮零件进行清洗；3)零件装夹：将齿轮零件采用工装装夹成齿轮组合件；4)装炉：将上述的齿轮组合件均匀地呈封闭的圆环状布置在阴极盘上，并盖上炉罩；5)渗氮：采用阶梯升温保温方式将齿轮零件升温到渗氮温度，且自室温升温到渗氮温度的时间控制在3.5～4小时；6)随炉冷却：在炉内温度小于等于95℃时开炉。本发明专利技术有效减小了精密齿轮渗氮热处理后的变形，并满足了该齿轮热处理技术要求，一次热处理合格率达100％。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种渗氮工艺，更具体地说，涉及一种减小工业机器人精密齿轮变形的真空辉光离子渗氮工艺。
技术介绍
图1和图2是一种应用于工业机器人腰部减速器内的齿轮零件示意图，工业机器人腰部减速器是连接基座和身体的部分，主要是起旋转运动作用。该齿轮零件1是工业机器人腰部减速器内的重要部件，工作条件复杂，要求具有优良的耐磨性、较高的抗接触疲劳和抗弯曲疲劳性能。对于该齿轮零件1，目前常规工艺是采用气体渗氮处理，而采用常规工艺存在处理后齿轮齿形变形大、渗层不均匀、处理时间长等缺陷，热处理后成品率仅45％左右。辉光离子渗氮工艺具有渗氮速度快、组织易控制、变形小等优点，目前已得到迅速发展，也已经被用于齿轮等零件的渗氮处理。然而，由于上述齿轮零件1的热处理技术要求较高，现有离子渗氮工艺难以满足此类零件的渗氮处理要求。因此，研发一种能够有效减小工业机器人精密齿轮变形、同时满足其热处理技术要求的渗氮工艺，成为本领域技术人员亟待解决的技术难题。
技术实现思路
1.专利技术要解决的技术问题本专利技术的目的在于克服现有技术存在的上述不足，提供一种减小工业机器人精密齿轮变形的真空辉光离子渗氮工艺，采用本专利技术的技术方案，有效减小了精密齿轮渗氮热处理后的变形，并满足了该精密齿轮热处理技术要求，一次热处理合格率达100％。2.技术方案为达到上述目的，本专利技术提供的技术方案为：本专利技术的一种减小工业机器人精密齿轮变形的真空辉光离子渗氮工艺，包括以下步骤：(1)零件制备：对42CrMoH或35CrMo坯料进行调质，使坯料硬度达到31～32.5HRC，然后将坯料机加工为齿轮零件；(2)前清洗：对装入料筐内的齿轮零件进行清洗，清除齿轮零件表面残留的污物；(3)零件装夹：将一件以上的齿轮零件采用工装装夹成齿轮组合件，使工装夹持住齿轮零件的两个端平面；(4)装炉：将步骤(3)中的齿轮组合件均匀地呈封闭的圆环状布置在阴极盘上，并盖上炉罩；(5)真空辉光离子渗氮：采用阶梯升温保温方式逐渐将齿轮零件升温到渗氮工艺温度，且自室温升温到渗氮工艺温度的时间控制在3.5～4小时；(6)随炉冷却：渗氮结束后，齿轮零件在真空状态下随炉冷却，且在炉内温度小于等于95℃时开炉。更进一步地，步骤(1)中所述的42CrMoH坯料的化学成分为：C：0.38～0.45％；Mn：0.50～0.80％；Si：0.17～0.37％；S：≤0.030％；P：≤0.030％；Cr：0.9～1.2％；Mo：0.15～0.25％；Ni：≤0.03％；所述的35CrMo坯料的化学成分为：C：0.32～0.40％；Mn：0.40～0.70％；Si：0.17～0.37％；S：≤0.035％；P：≤0.035％；Cr：0.80～1.10％；Mo：0.15～0.25％；Ni：≤0.03％；Cu：≤0.30％。更进一步地，步骤(2)中所述的料筐为网格状料筐，将齿轮零件逐个平放在料筐的网片上，零件与零件之间的间隙为10～15mm，多组料筐层叠在一起，且上层料筐与下层料筐之间的层距为30～50mm；步骤(2)中所述的清洗是采用真空碳氢溶剂对齿轮零件进行清洗。更进一步地，步骤(3)中所述的工装包括夹板和螺栓，将齿轮零件的两个端平面用夹板夹持，并用螺栓夹紧。更进一步地，步骤(3)中将4件齿轮零件依次用夹板夹持，并用螺栓夹紧成齿轮组合件。更进一步地，在步骤(4)中，阴极盘上呈封闭的圆环状布置有两圈以上的齿轮零件，且齿轮零件之间的间隔为35～40mm。更进一步地，步骤(5)中的真空辉光离子渗氮工艺参数为：(5-1)180±15℃均温20±1min，电流10～15A，电压600～650V，炉压120Pa，氨气流量250～300ml/min，占空比45％；(5-2)280±15℃均温20±1min，电流11～14A，电压620～660V，炉压240Pa，氨气流量550～600ml/min，占空比81％；(5-3)380±15℃均温20±1min，电流18～23A，电压650～680V，炉压280Pa，氨气流量680～720ml/min，占空比76％；(5-4)460±15℃均温20±1min，电流19～25A，电压670～690V，炉压300Pa，氨气流量800～850ml/min，占空比58％；(5-5)515±5℃渗氮480±1min，电流13～16A，电压680～700V，炉压300Pa，氨气流量850～900ml/min，占空比55％。更进一步地，在步骤(6)随炉冷却结束后，还包括依次对齿轮零件进行检验、装箱的步骤。3.有益效果采用本专利技术提供的技术方案，与已有的公知技术相比，具有如下显著效果：(1)本专利技术的一种减小工业机器人精密齿轮变形的真空辉光离子渗氮工艺，其对齿轮零件坯料进行调质，使坯料硬度达到31～32.5HRC，可以有效缩短后续渗氮时间，提高热处理效率，获得良好的综合机械性能；(2)本专利技术的一种减小工业机器人精密齿轮变形的真空辉光离子渗氮工艺，在渗氮处理之前，将一件以上的齿轮零件采用工装装夹成齿轮组合件，使工装夹持住齿轮零件的两个端平面，保证齿轮零件端平面的平行度公差要求，减小渗氮处理变形；(3)本专利技术的一种减小工业机器人精密齿轮变形的真空辉光离子渗氮工艺，将齿轮组合件均匀地呈封闭的圆环状布置在阴极盘上，使齿轮零件加热均匀，防止因受热不均而引起零件变形；(4)本专利技术的一种减小工业机器人精密齿轮变形的真空辉光离子渗氮工艺，其采用阶梯升温保温方式逐渐将齿轮零件升温到渗氮工艺温度，不仅能够保证齿轮零件具有优良的耐磨性、较高的抗接触疲劳和抗弯曲疲劳性能，而且有利于减小齿轮零件各部位的温差，消除加工应力的产生，减小因加热过快而导致的齿轮零件变形；(5)本专利技术的一种减小工业机器人精密齿轮变形的真空辉光离子渗氮工艺，其自室温升温到渗氮工艺温度的时间控制在3.5～4小时，在保证有效渗氮硬化层深度的情况下，降低了起弧时间，从而保证了齿轮零件齿面的表面粗糙度，一次热处理即可达到齿轮精度要求；(6)本专利技术的一种减小工业机器人精密齿轮变形的真空辉光离子渗氮工艺，其渗氮结束后，齿轮零件在真空状态下随炉冷却，且在炉内温度小于等于95℃时开炉，防止齿轮零件高温氧化；(7)本专利技术的一种减小工业机器人精密齿轮变形的真空辉光离子渗氮工艺，其采用真空碳氢溶剂对齿轮零件进行前清洗，清除工件表面及细小内孔残留的机加工切削油和细微的铁屑，避免后续在真空辉光离子渗氮过程中零件打弧而损伤零件表面，使零件表面达到一定的洁净度，达到渗氮后零件表面硬度均匀无软点的作用。附图说明图1为本专利技术中的一种应用于工业机器人腰部减速器内的齿轮零件示意图；图2为图1中A-A方向剖视结构示意图；图3为本专利技术中的零件装夹结构示意图；图4为本专利技术中的装炉示意图；图5为本专利技术的一种减小工业机器人精密齿轮变形的真空辉光离子渗氮工艺的流程图；图6为本专利技术中的渗氮工艺曲线图。示意图中的标号说明：1、齿轮零件；2、夹板；3、螺栓；4、齿轮组合件；5、阴极盘。具体实施方式为进一步了解本专利技术的内容，结合附图和实施例对本专利技术作详细描述。实施例以某模数为0.5、齿数为97的工业机器人精密齿轮的渗氮处理工艺过程为例，热处理技术要求为：表面硬度≥700HV，有效硬化层深度为0.15～0.2本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种减小工业机器人精密齿轮变形的真空辉光离子渗氮工艺，其特征在于，包括以下步骤：(1)零件制备：对42CrMoH或35CrMo坯料进行调质，使坯料硬度达到31～32.5HRC，然后将坯料机加工为齿轮零件；(2)前清洗：对装入料筐内的齿轮零件进行清洗，清除齿轮零件表面残留的污物；(3)零件装夹：将一件以上的齿轮零件采用工装装夹成齿轮组合件，使工装夹持住齿轮零件的两个端平面；(4)装炉：将步骤(3)中的齿轮组合件均匀地呈封闭的圆环状布置在阴极盘上，并盖上炉罩；(5)真空辉光离子渗氮：采用阶梯升温保温方式逐渐将齿轮零件升温到渗氮工艺温度，且自室温升温到渗氮工艺温度的时间控制在3.5～4小时；(6)随炉冷却：渗氮结束后，齿轮零件在真空状态下随炉冷却，且在炉内温度小于等于95℃时开炉。
【技术特征摘要】
1.一种减小工业机器人精密齿轮变形的真空辉光离子渗氮工艺，其特征在于，包括以下步骤：(1)零件制备：对42CrMoH或35CrMo坯料进行调质，使坯料硬度达到31～32.5HRC，然后将坯料机加工为齿轮零件；(2)前清洗：对装入料筐内的齿轮零件进行清洗，清除齿轮零件表面残留的污物；(3)零件装夹：将一件以上的齿轮零件采用工装装夹成齿轮组合件，使工装夹持住齿轮零件的两个端平面；(4)装炉：将步骤(3)中的齿轮组合件均匀地呈封闭的圆环状布置在阴极盘上，并盖上炉罩；(5)真空辉光离子渗氮：采用阶梯升温保温方式逐渐将齿轮零件升温到渗氮工艺温度，且自室温升温到渗氮工艺温度的时间控制在3.5～4小时；(6)随炉冷却：渗氮结束后，齿轮零件在真空状态下随炉冷却，且在炉内温度小于等于95℃时开炉。2.根据权利要求1所述的减小工业机器人精密齿轮变形的真空辉光离子渗氮工艺，其特征在于：步骤(1)中所述的42CrMoH坯料的化学成分为：C：0.38～0.45％；Mn：0.50～0.80％；Si：0.17～0.37％；S：≤0.030％；P：≤0.030％；Cr：0.9～1.2％；Mo：0.15～0.25％；Ni：≤0.03％；所述的35CrMo坯料的化学成分为：C：0.32～0.40％；Mn：0.40～0.70％；Si：0.17～0.37％；S：≤0.035％；P：≤0.035％；Cr：0.80～1.10％；Mo：0.15～0.25％；Ni：≤0.03％；Cu：≤0.30％。3.根据权利要求1所述的减小工业机器人精密齿轮变形的真空辉光离子渗氮工艺，其特征在于：步骤(2)中所述的料筐为网格状料筐，将齿轮零件逐个平放在料筐的网片上，零件与零件之间的间隙为10～15mm，多组料筐层叠在一起，且上层料筐与下层料筐之间的层距为30～50mm；步骤(2)中所述的清洗是采用真空碳氢溶剂对...
【专利技术属性】
技术研发人员：殷和平，殷敏洁，
申请(专利权)人：常州新区河海热处理工程有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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