齿轮坯的制造方法技术

本发明专利技术提供了一种齿轮坯的制造方法。该制造方法包括锻造过程：将连铸坯加热至1100～1300℃后保温4～20h形成热坯，对热坯进行三向锻造和辗锻，得到辗锻坯；以及热处理过程：对辗锻坯进行预备热处理，预备热处理包括依次进行的加热、液体介质中冷却、等温处理的过程，得到齿轮坯，其中，液体介质的温度为70～100℃。经三向锻造得到均匀致密的锻件，再通过辗锻工艺，使得连铸坯在成形过程中具有优异的流线方向，尤其适用于盘类齿轮的加工。此外，对辗锻坯进行预备热处理中通过在液体介质中对辗锻坯进行冷却，有助于得到具有铁素体加珠光体、带状为1～2级组织结构的齿轮坯以及有助于提高组织均匀性，从而保证齿轮坯的整体质量。从而保证齿轮坯的整体质量。从而保证齿轮坯的整体质量。

【技术实现步骤摘要】
齿轮坯的制造方法


[0001]本专利技术涉及齿轮的制造方法，具体而言，涉及一种齿轮坯的制造方法。

技术介绍

[0002]齿轮是一种传递转矩和角运动的机械构件，是重载机车、风力发电机组及其他重型机械装备的最重要结构部件之一。随着设计的进步和传递能量及速度的增大，齿轮承受载荷越来越大，使得齿轮零件失效机理也变得十分复杂。另一方面，随着产品的升级换代，对齿轮也要求更高的可靠性和经济性。为此，重载齿轮需要承受较高的载荷，同时还要求长寿命服役和低成本控制。
[0003]目前，渗碳淬火用的重载齿轮，采用的模铸钢锭进行快速锻造制备成圆钢，然后进行齿坯制备和正回火处理。然而，由于模铸锻造的工艺特点，导致当前重载齿轮采用模铸锻造材生产成本偏高。

技术实现思路

[0004]本专利技术的主要目的在于提供一种齿轮坯的制造方法，以解决现有技术中齿轮采用模铸锻造材生产成本偏高的问题。
[0005]为了实现上述目的，根据本专利技术的一个方面，提供了一种齿轮坯的制造方法，该制造方法包括锻造过程：将连铸坯加热至1100～1300℃后保温4～20h形成热坯，对热坯进行三向锻造和辗锻，得到辗锻坯；以及热处理过程：对辗锻坯进行预备热处理，预备热处理包括依次进行的加热、液体介质中冷却、等温处理的过程，得到齿轮坯，其中，液体介质的温度为70～100℃。
[0006]进一步地，上述三向锻造的总锻造比为6～12。
[0007]进一步地，上述三向锻造包括对热坯进行墩拔，然后依次进行X方向墩拔、Y方向墩拔和Z方向墩拔，优选X方向墩拔、Y方向墩拔和Z方向墩拔各自的锻造比为2～4。
[0008]进一步地，上述加热、液体介质中冷却的过程包括在920～960℃下对辗锻坯进行加热并保温处理3～10h，得加热后辗锻坯；将加热后辗锻坯置于液体介质中进行冷却，冷却的终点温度为550～720℃，优选液体介质的温度为80～100℃，进一步优选液体介质为水、无机盐水溶液或高分子聚合物水溶性淬火剂，优选液体介质中冷却的时间根据所选材料的CCT图和计算机仿真技术获得。
[0009]进一步地，上述锻造过程还包括对辗锻坯进行冲孔和扩孔处理的过程。
[0010]进一步地，进行上述冲孔时，控制冲孔重量满足≥A
×
H，其中，H为连铸坯下料长度、单位为mm；A为下料系数、单位为kg/mm，且A≥0.020，进一步优选A≥0.035。
[0011]进一步地，在进行上述预备热处理之前，制造方法还包括对辗锻坯进行去氢处理的过程。
[0012]进一步地，上述等温处理的过程包括将上述液体介质中冷却后得到的坯料进行炉内保温，随后进行空冷。
[0013]进一步地，上述等温处理的过程还包括将坯料在550～720℃保温0.5～10h后进行空冷。
[0014]进一步地，上述连铸坯为Φ380～Φ1000mm的连铸坯。
[0015]应用本专利技术的技术方案，锻造过程的保温形成热坯，有利于提高连铸坯的受热均匀性，从而使得到的热坯在三向锻造的过程中变形均匀，更有助于齿坯内部组织弥散均匀，最终使得辗锻坯的三向性能接近，晶粒度细小，提高了齿轮坯的晶粒度等级、组织均匀性，避免了因中心缺陷导致的齿轮综合性能下降的问题。经三向锻造得到均匀致密的锻件，再通过辗锻工艺，使得连铸坯在成形过程中具有优异的流线方向，尤其适用于盘类齿轮的加工。此外，对辗锻坯进行预备热处理中通过在温度为70～100℃的液体介质中对辗锻坯进行冷却，有助于得到具有铁素体加珠光体、带状为1～2级组织结构的齿轮坯以及有助于提高组织均匀性，从而保证齿轮坯的整体质量。
[0016]可见上述齿轮坯的三向锻造工艺一方面降低了生产成本，另一方面三向锻造工艺配合辗锻以及液体介质中冷却的预备热处理过程，得到的齿轮坯内部组织均匀、组织成分一致、性能稳定，同时保证了超声波探伤质量，使得齿坯齿部超探平底孔当量不大于0.8mm，其他部位超探平底孔当量不大于2.0mm。另外，还有效地提高了大规格连铸坯的使用范围，从而使得大型重载齿轮也能使用连铸坯。
附图说明
[0017]构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：
[0018]图1示出了根据本专利技术的实施例1制备的内齿圈形状的齿轮坯的截面图；
[0019]图2示出了按照本专利技术实施例1的热处理方法获得的齿轮坯的放大100倍的金相组织图片；
[0020]图3示出了根据本专利技术的实施例2制备的盘形齿轮形状的齿轮坯的截面图；
[0021]图4示出了实施例4的齿轮锻件在80℃的静止状态水浴和搅拌状态水浴中冷却时，冷却水的冷却曲线图，其中8
‑
1和8
‑
3为静止状态，8
‑
2和8
‑
4为搅拌状态，且8
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1和8
‑
2为温度随时间变化的曲线，8
‑
3和8
‑
4为冷却速度随时间变化的曲线；
[0022]图5示出了实施例5的齿轮锻件在100℃的静止状态水浴和搅拌状态水浴中冷却时，冷却水的冷却曲线图，其中10
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1和10
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3为静止状态，10
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2和10
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4为搅拌状态，且10
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1和10
‑
2为温度随时间变化的曲线，10
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3和10
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4为冷却速度随时间变化的曲线；
[0023]图6示出了按照对比例1的热处理方法获得的齿轮坯的放大100倍的金相组织图片；以及
[0024]图7示出了按照对比例2的空冷处理方法获得的齿轮坯的放大100倍的金相组织图片，其中白色为铁素体，黑色为珠光体，此外，上述附图包括以下附图标记：
[0025]1、内齿圈；2、盘形齿轮。
具体实施方式
[0026]需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本专利技术。
[0027]如
技术介绍
所分析的，现有技术的齿轮采用模铸锻造材生产存在成本偏高的问题，为解决该技术问题，本专利技术提供了一种齿轮坯的制造方法。采用连铸坯可以有效的降低材料成本，但是，连铸坯在成分一致性、组织均匀性、性能稳定性等方面存在问题，为此，需要开发相应的技术并改进生产工艺，以满足连铸坯在重载齿轮上的应用需求和质量要求。
[0028]在本申请的一种典型的实施方式中，提供了一种齿轮坯的制造方法，该制造方法包括锻造过程：将连铸坯加热至1100～1300℃后保温4～20h形成热坯，对热坯进行三向锻造和辗锻，得到辗锻坯；以及热处理过程：对辗锻坯进行预备热处理，预备热处理包括依次进行的加热、液体介质中冷却、等温处理的过程，得到齿轮坯，其中，液体介质的温度为70～100℃。
[0029]锻造过程的保温形成热坯本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种齿轮坯的制造方法，其特征在于，所述制造方法包括：锻造过程：将连铸坯加热至1100～1300℃后保温4～20h形成热坯，对所述热坯进行三向锻造和辗锻，得到辗锻坯；其中所述连铸坯的材料为具有高合金的渗碳齿轮钢，以及热处理过程：对所述辗锻坯进行预备热处理，所述预备热处理包括依次进行的加热、液体介质中冷却、等温处理的过程，得到所述齿轮坯，其中，所述液体介质的温度为70～100℃。2.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述三向锻造的总锻造比为6～12。3.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述三向锻造包括：对所述热坯进行墩拔，然后依次进行X方向墩拔、Y方向墩拔和Z方向墩拔，优选所述X方向墩拔、所述Y方向墩拔和所述Z方向墩拔各自的锻造比为2～4；优选地，所述X方向墩拔、所述Y方向墩拔和所述Z方向墩拔各自的锻造比为3；或者，所述X方向墩拔的锻造比为3，所述Y方向墩拔和所述Z方向墩拔各自的锻造比为2；或者，所述X方向墩拔、所述Y方向墩拔和所述Z方向墩拔各自的锻造比为2；或者，所述X方向墩拔、所述Y方向墩拔和所述Z方向墩拔各自的锻造比为4。4.根据权利要求1至3中任一项所述的制造方法，其特征在于，所述加热、液体介质中冷却的过程包括：在920～960℃下对所述辗锻坯进行加热并保温处理3～10h，得加热后辗锻坯；将所述加热后辗锻坯置于所述液体介质中进行冷却，所述冷却的终点温度为550～720℃，优选所述液体介质的温度为80～100℃，进一步优选所述液体介质为水、无机盐水溶液或高分子聚合物水溶性淬火剂，优选所述液体介质中冷却的时间根据所选材料的CCT图和计算机仿...

【专利技术属性】
技术研发人员：文超，乔建勇，陈亮，高红梅，孙轶山，
申请(专利权)人：中车戚墅堰机车车辆工艺研究所有限公司，
类型：发明
国别省市：