一種12Cr2Ni4A合金結(jié)構(gòu)鋼及齒輪加工制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用12Cr2Ni4A合金結(jié)構(gòu)鋼為材料的齒輪加工方法，該發(fā)明屬于鑄造【技術領域】。采用的加工工藝為：鑄造毛坯—再結(jié)晶退火處理—車外圓—鏜內(nèi)孔—表面滲碳處理—淬火+中溫回火處理—拋光。該方法制得的齒輪在鑄造形狀合理，組織粒度細，機械加工簡單，經(jīng)過熱處理后的齒輪表面硬度高耐磨性好且抗彎曲能力強，疲勞輕度高，工作可靠性高，同時最后對齒輪進行拋光處理，抗腐蝕性強，發(fā)熱少，有利于提高齒輪的使用壽命，由此該工藝加工得到的齒輪不僅表面的硬度高、抗疲勞性能相當好。
【專利說明】—種12Cr2N i 4A合金結(jié)構(gòu)鋼及齒輪加工制造方法

【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于鑄造【技術領域】，涉及齒輪及其合金結(jié)構(gòu)鋼。尤其是一種用12Cr2Ni4A合金結(jié)構(gòu)鋼為材料的齒輪加工制造方法。

【背景技術】
[0002]近年來，隨著機械行業(yè)向輕量化、高性能和低成本的方向發(fā)展，對動態(tài)設計提出了更高的要求。而齒輪又是在各個行業(yè)幾乎都有涉及，比如航空航天，礦山機械，船舶，石油機械等無處沒有齒輪的應用，比如航空發(fā)動機是飛機的“心臟”，而齒輪是航空發(fā)動機中非常重要的一個零件，在航空發(fā)動機中起著能量和動力傳遞的關鍵作用。由于航空發(fā)動機中的齒輪運行是在高速、高壓和高溫狀態(tài)下，工作條件惡劣，而碳素鋼具有強度高、耐熱性好和耐腐蝕等優(yōu)點，被認為是航空發(fā)動機齒輪制造的理想材料之一；但是航空發(fā)動機碳素鋼齒輪在鍛造生產(chǎn)中，由于鍛造溫度高，設備載荷大，模具易變形和磨損，導致齒輪的尺寸精度降低，齒輪的性能難以保證；因此，在精鍛碳素鋼齒輪時，對模具的材料性能和強度要求高，這又增加了模具的制造成本，從而使碳素鋼齒輪鍛造的生產(chǎn)成本增加。如何降低碳素鋼齒輪的鍛造溫度，提高碳素鋼齒輪的尺寸精度和改善碳素鋼齒輪的性能一直成為碳素鋼齒輪鍛造的一大難題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明為了解決上述問題，設計了一種用12Cr2Ni4A合金結(jié)構(gòu)鋼為材料的齒輪加工制造方法。
[0004]本發(fā)明設計了一種用12Cr2Ni4A合金結(jié)構(gòu)鋼為材料的齒輪加工方法，其材料主要包括了下列元素的百分比含量:C0.78%-1.21%, Sil.23%-2.91%, T1.12%_0.25%,Mn0.25%-0.55%, Nil.28%-2.97%, P<0.035%, S<0.034%, Cu<0.025%, Mg<0.023%。 優(yōu)選 C0.79%-1.18%, Sil.25%-2.88%, T1.15%-0.35%, Mn0.27%-0.52%, Nil.32%-2.67%,P〈0.032%, S〈0.037%, Cu〈0.024%, Mg〈0.028%。其加工工藝關鍵技術如下:(1)鑄造成形:在此采用脫箱鑄造，在可脫砂箱內(nèi)造型，合型后澆注前將砂箱取走，型砂填充鑄型周圍，防止?jié)沧r錯型，該方法還節(jié)省了砂箱，使得砂箱得到重復使用，工藝流程為:制造模樣和芯盒一混制型砂一混制芯砂造型一造芯一合型一澆注一落砂清理，澆注溫度為:810-870°C，
(2)對脫箱鑄造的齒輪坯料進行等溫退火，將毛坯加入高溫爐中，加熱為810°C _860°C，保溫時間為3-5h，隨爐冷卻到700°C，保溫5-8h，再空冷，(3)對等溫退火后的齒輪進行粗車外圓，鏜削內(nèi)孔，在加工中引入冷卻液，該冷卻液為綠色環(huán)保液，保證齒輪和刀具散熱合理，防止機械瘤的形成，車外圓加工余量為1.3-1.5mm，再進行精加工，加工精度為IT6-1T7，加工余量為0.65-0.73mm，表面粗糙度為Ra=0.8 μ m-1.6 μ m, (4)對機械加工后的齒輪進行表面滲氮處理，采用氣體耐腐蝕滲氮法，即在滲碳爐中通入氨氣，使其電離，氮、氫離子高速沖擊零件表面，滲氮深度為0.5-0.8mm，(5)將經(jīng)過滲氮處理的齒輪進行感應淬火處理，即齒輪放入感應器中，由電流的集夫效應，使零件由表面向內(nèi)加熱升溫，使得表層一定深度組織轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體，迅速冰冷，(6)對滲氮處理后的齒輪進行拋光處理，將齒輪放入激光水浴中，拋光38-55分鐘，不僅提高了偏心套的表面質(zhì)量而且還提高了銷軸的尺寸精度和形狀精度。
[0005]本發(fā)明優(yōu)點在于由脫箱鑄造得到的齒輪改善了材料的力學性能，該方法還節(jié)省了砂箱，使得砂箱得到重復使用，變形后金屬具有再結(jié)晶組織而無加工硬化現(xiàn)象，此法能以較小的力達到較大變形，同時獲得高力學性能的再結(jié)晶組織。而且經(jīng)過機械加工后的滲氮處理和熱處理使得齒輪的尺寸精度高，表面光潔，而且齒輪具有高的疲勞強度，并且改善了耐腐蝕性。通過滲氮處理，從而使得偏心套具有高的疲強度、耐磨性以及齒輪表面硬度，抗彎強度、耐磨性等得到提高，而且心部的柔韌性得到改善；對表面處理后的齒輪進行拋光處理，不僅提高了齒輪的表面質(zhì)量而且還提高了齒輪的尺寸精度和形狀精度。

【具體實施方式】
[0006]實施例一
[0007]一種用12Cr2Ni4A合金結(jié)構(gòu)鋼為材料的齒輪加工方法，其材料主要包括了下列元素的百分比含量:C0.78%, Sil.23%, T1.12%, Mn0.25%, Nil.28%, Ρ〈0.035%,S〈0.034%, Cu〈0.025%, Mg〈0.023%。其加工工藝關鍵技術如下:(I)鑄造成形:在此采用脫箱鑄造，工藝流程為:制造模樣和芯盒一混制型砂一混制芯砂造型一造芯一合型一燒注一落砂清理，澆注溫度為:810°C，(2)等溫退火，加熱為820°C°C，保溫時間為3h，隨爐冷卻到7000C，保溫5h，再空冷，(3)粗車外圓，鏜削內(nèi)孔，車外圓加工余量為1.3mm,再進行精加工，加工精度為IT6，加工余量為0.65mm，表面粗糙度為Ra=0.8 μ m，(4)對機械加工后的齒輪進行表面滲氮處理，在滲碳爐中通入氨氣，使其電離，氮、氫離子高速沖擊零件表面，滲氮深度為0.5mm, (5)淬火處理，即齒輪放入感應器中，由電流的集夫效應，迅速冰冷，(6)對滲氮處理后的齒輪進行拋光處理，將齒輪放入激光水浴中，拋光38分鐘。
[0008]實施例二
[0009]一種用12Cr2Ni4A合金結(jié)構(gòu)鋼為材料的齒輪加工方法，其材料主要包括了下列元素的百分比含量:C1.18%, Si2.88%, T1.35%, Mn0.52%, Ni2.67%, Ρ〈0.032%,S〈0.037%, Cu〈0.024%, Mg〈0.028%。其加工工藝關鍵技術如下:(I)鑄造成形:在此采用脫箱鑄造，工藝流程為:制造模樣和芯盒一混制型砂一混制芯砂造型一造芯一合型一燒注一落砂清理，澆注溫度為:820°C，(2)等溫退火，加熱為830°C°C，保溫時間為4h，隨爐冷卻到7000C，保溫6h，再空冷，(3)粗車外圓，鏜削內(nèi)孔，車外圓加工余量為1.4mm,再進行精加工，加工精度為IT6，加工余量為0.57mm，表面粗糙度為Ra=0.8 μ m，(4)對機械加工后的齒輪進行表面滲氮處理，在滲碳爐中通入氨氣，使其電離，氮、氫離子高速沖擊零件表面，滲氮深度為0.6mm, (5)淬火處理，即齒輪放入感應器中，由電流的集夫效應，迅速冰冷，(6)對滲氮處理后的齒輪進行拋光處理，將齒輪放入激光水浴中，拋光40分鐘。
[0010]實施例三
[0011]一種用12Cr2Ni4A合金結(jié)構(gòu)鋼為材料的齒輪加工方法，其材料主要包括了下列元素的百分比含量:C0.79%, Sil.89%, T1.22%, Mn0.29%, Nil.32%, Ρ〈0.035%,S〈0.034%, Cu<0.025%,Mg<0.023%。其加工工藝關鍵技術如下:(I)鑄造成形:在此采用脫箱鑄造，工藝流程為:制造模樣和芯盒一混制型砂一混制芯砂造型一造芯一合型一燒注一落砂清理，澆注溫度為:820°C，(2)等溫退火，加熱為840°C°C，保溫時間為3.5h，隨爐冷卻到700°C，保溫5.8h，再空冷，(3)粗車外圓，鏜削內(nèi)孔，車外圓加工余量為1.4_，再進行精加工，加工精度為IT6，加工余量為0.71_，表面粗糙度為Ra=Uym, (4)對機械加工后的齒輪進行表面滲氮處理，在滲碳爐中通入氨氣，使其電離，氮、氫離子高速沖擊零件表面，滲氮深度為0.62mm, (5)淬火處理，即齒輪放入感應器中，由電流的集夫效應，迅速冰冷，(6)對滲氮處理后的齒輪進行拋光處理，將齒輪放入激光水浴中，拋光45分鐘。
[0012] 申請人:聲明，本發(fā)明通過上述實施例來說明本發(fā)明的詳細工藝設備和工藝流程，但本發(fā)明并不局限于上述詳細工藝設備和工藝流程，即不意味著本發(fā)明必須依賴上述詳細工藝設備和工藝流程才能實施。所屬【技術領域】的技術人員應該明了，對本發(fā)明的任何改進，對本發(fā)明產(chǎn)品各原料的等效替換及輔助成分的添加、具體方式的選擇等，均落在本發(fā)明的保護范圍和公開范圍之內(nèi)。
【權利要求】
1.一種齒輪用材料12Cr2Ni4A合金結(jié)構(gòu)鋼，其特征在于包括了下列元素的百分比含量:C0.78%-1.21%, Sil.23%-2.91%, T1.12%_0.25%, Mn0.25%_0.55%, Nil.28%-2.97%,Ρ<0.035%, S<0.034%, Cu<0.025%, Mg<0.023%。
2.根據(jù)權利要求書I所述的12Cr2Ni4A合金結(jié)構(gòu)鋼，其特征在于:C0.79%-l.18%，Sil.25%-2.88%, T1.15%-0.35%, Mn0.27%-0.52%, Nil.32%-2.67%, P<0.032%,S<0.037%, Cu<0.024%, Mg<0.028%。
3.根據(jù)權利要求1或者2所述的一種用12Cr2Ni4A合金結(jié)構(gòu)鋼為材料的齒輪加工方法，其特征在于:(I)鑄造成形:在此采用脫箱鑄造，在可脫砂箱內(nèi)造型，合型后澆注前將砂箱取走，型砂填充鑄型周圍，防止?jié)沧r錯型，該方法還節(jié)省了砂箱，使得砂箱得到重復使用，工藝流程為:制造模樣和芯盒一混制型砂一混制芯砂造型一造芯一合型一燒注一落砂清理，澆注溫度為:810-870°C，(2)對脫箱鑄造的齒輪坯料進行等溫退火，將毛坯加入高溫爐中，加熱為810°C _860°C，保溫時間為3-5h，隨爐冷卻到700°C，保溫5_8h，再空冷，(3)對等溫退火后的齒輪進行粗車外圓，鏜削內(nèi)孔，在加工中引入冷卻液，該冷卻液為綠色環(huán)保液，保證齒輪和刀具散熱合理，防止機械瘤的形成，車外圓加工余量為1.3-1.5mm，再進行精加工，加工精度為IT6-1T7,加工余量為0.65-0.73mm,表面粗糙度為Ra=0.8 μ m-1.6 μ m，(4)對機械加工后的齒輪進行表面滲氮處理，采用氣體耐腐蝕滲氮法，即在滲碳爐中通入氨氣，使其電離，氮、氫離子高速沖擊零件表面，滲氮深度為0.5-0.8_，(5)將經(jīng)過滲氮處理的齒輪進行感應淬火處理，即齒輪放入感應器中，由電流的集夫效應，使零件由表面向內(nèi)加熱升溫，使得表層一定深度組織轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體，迅速冰冷，(6)對滲氮處理后的齒輪進行拋光處理，將齒輪放入激光水浴中，拋光38-55分鐘，不僅提高了偏心套的表面質(zhì)量而且還提高了銷軸的尺寸精度和形狀精度。
【文檔編號】C23F17/00GK104294152SQ201310299326
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2013年7月16日 優(yōu)先權日:2013年7月16日
【發(fā)明者】張明 申請人:無錫華冶鋼鐵有限公司