一種減小二級齒圈氮化變形的熱處理方法
【專利摘要】一種減小二級齒圈氮化變形的熱處理方法，它包括：a)二級齒圈粗加工后進行調質處理；b)回火處理；c)銑齒機加工后進行高溫去應力處理；d)磨齒機加工后，進行氣體氮化處理；所述氣體氮化處理是：將多個柱狀工裝均勻固定支撐于齒圈槽內；然后將齒圈平裝于鐘罩式氣體氮化爐，加熱升溫，并通入8-12m3/h的氮氣，時間3-5小時；溫度升至400-500℃，通氨氣4-8m3/h,保溫0.2-0.8小時后，升溫至500-550℃，氨氣流量在10-15m3/h，Kn＝6，強滲時間60-65小時，轉擴散，Kn＝2，氨氣流量4-6m3/h，擴散時間30-32小時；然后隨爐降溫，降溫時通入氮氣8-12m3/h，降溫至400-500℃移走加熱罩，換冷卻罩冷卻，溫度降至90℃以下零件出爐；它具有變形小，表面能獲得高硬度、高耐磨的氮化層，能提高接觸疲勞強度，滿足圖紙的性能和精度要求，提高產品質量等特點。
【專利說明】一種減小二級齒圈氮化變形的熱處理方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及的是一種減小大直徑薄壁齒圈變形的熱處理方法，屬于金屬材料熱處理工藝【技術領域】。
【背景技術】
[0002]風電變速箱齒圈一般均為直齒，結構對稱一致，材料為3ICrMoV9，其熱處理工藝包括調質，高溫去應力，氣體氮化處理。由于齒圈零件形狀結構一致，在整個熱處理過程中變形有規(guī)律，變形小，滿足圖紙精度要求，同時通過調質、高溫去應力和氣體氮化處理，使齒圈芯部獲得均勻細小的回火索氏體組織，表面獲得高硬度、高耐磨的氮化層，從而使齒圈芯部獲得高的強度和很好的塑韌性，具有很好的綜合機械性能，表面具有高的硬度和耐磨性，高的接觸疲勞強度，滿足風電變速箱的工作工況。但是，新的風電變速箱二級齒圈在結構上有了較大變化，見圖1，它的結構不一致對稱，在熱處理過程中易產生變形，產生錐度和端面翹曲，無法滿足圖紙精度要求，影響產品質量。

【發(fā)明內容】

[0003]本發(fā)明的目的在于克服現有技術存在的不足，而提供一種能減小二級齒圈熱處理變形，使零件滿足性能和圖紙精度要求，從而滿足風電變速箱的使用工況，提高產品質量的減小二級齒圈氮化變形的熱處理方法。
[0004]本發(fā)明的目的是通過如下技術方案來完成的，所述的減小二級齒圈氮化變形的熱處理方法，該熱處理方法包括如下步驟:a) 二級齒圈粗加工后進行調質處理；b)回火處理；c)銑齒機加工后，進行高溫去應力處理；d)磨齒機加工后，進行氣體氮化處理；所述的氣體氮化處理是:先清洗干凈齒圈，將多個柱狀工裝均勻固定支撐于齒圈槽內；然后將齒圈平裝于鐘罩式氣體氮化爐，加熱升溫，并通入8-12m3/h的氮氣，時間3-5小時；溫度升至400-5000C，通氨氣4-8m3/h，保溫0.2-0.8小時后，升溫至500_550°C，氨氣流量在10-15m3/h，Kn = 6，強滲時間60-65小時，轉擴散，Kn = 2，氨氣流量4_6m3/h，擴散時間30-32小時；然后隨爐降溫，降溫時通入氮氣8-12m3/h，降溫至400-500°C移走加熱罩，換冷卻罩冷卻，溫度降至90°C以下零件出爐。
[0005]本發(fā)明優(yōu)選的技術方案是:所述的d)氣體氮化處理是:先清洗干凈齒圈，將42-54個柱狀工裝均勻固定支撐于齒圈槽內；然后將齒圈平裝于鐘罩式氣體氮化爐，加熱升溫，并通入10m3/h的氮氣，時間4小時；溫度升至450°C,通氨氣6m3/h,保溫0.5小時后，升溫至520°C，氨氣流量在12m3/h，Kn = 6，強滲時間62小時，轉擴散，Kn = 2，氨氣流量5m3/h，擴散時間31小時；然后隨爐降溫，降溫時通入氮氣10m3/h，降溫至450°C移走加熱罩，換冷卻罩冷卻，溫度降至90 V以下零件出爐。
[0006] 本發(fā)明所述的柱狀工裝由柱狀下支撐塊和柱狀上支撐塊相接組成，所述的柱狀下支撐塊的上端部開設有中心螺栓孔，柱狀上支撐塊的下端部設置有與中心螺栓孔配合的中心螺栓柱，且所述中心螺栓柱旋接在所述中心螺栓孔中使柱狀下支撐塊與柱狀上支撐塊可調地相接在一起。
[0007]本發(fā)明所述的a)調質處理是:將二級齒圈裝于吊具，在Φ1600Χ2000的井式爐加熱至860°C，保溫5小時，出爐后在油溫為60°C的好富頓G油中淬火冷卻，淬火冷卻時間為90分鐘；所述的b)淬火后的回火處理是:將二級齒圈放入井式回火爐，加熱溫度590°C，保溫6小時，出爐空冷；合格后轉入銑齒機加工。
[0008]本發(fā)明在所述c)銑齒機加工后，進行高溫去應力處理:將二級齒圈裝于吊具，在井式回火爐去應力，加熱溫度550°C，并氮氣保護，氮氣流量6-8m3/h，保溫5小時，隨爐降溫至400°C以下，出爐空冷，返機加工。
[0009]本發(fā)明使用專用柱狀工裝支撐二級齒圈，并按確定的裝爐方式和優(yōu)化的熱處理工藝進行熱處理，使得處理后的齒圈錐度、橢圓度、平面翹曲均在0.04mm以內，零件變形很小，通過熱處理后使齒圈芯部獲得好的綜合機械性能，表面獲得高硬度、高耐磨的氮化層，提高接觸疲勞強度，滿足圖紙的性能和精度要求，提高產品質量，效果明顯。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1是本發(fā)明所述二級齒圈的結構示意圖。
[0011]圖2是本發(fā)明所述柱狀工裝的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0012]下面將結合附圖對本發(fā)明作詳細的介紹:本發(fā)明所述的減小二級齒圈氮化變形的熱處理方法，該熱處理方法包括如下步驟:a) 二級齒圈粗加工后進行調質處理；b)回火處理；c)銑齒機加工后，進行高溫去應力處理；d)磨齒機加工后，進行氣體氮化處理；所述的氣體氮化處理是:先清洗干凈齒圈，將多個柱狀工裝均勻固定支撐于齒圈槽內，見圖1所示；然后將齒圈平裝于鐘罩式氣體氮化爐，加熱升溫，并通入8-12m3/h的氮氣，時間3-5小時；溫度升至400-500°C，通氨氣4-8m3/h，保溫0.2-0.8小時后，升溫至500_550°C，氨氣流量在I O-15m 3/h, Kn = 6，強滲時間60-65小時，轉擴散，Kn = 2，氨氣流量4_6m3/h，擴散時間30-32小時；然后隨爐降溫，降溫時通入氮氣8-12m3/h，降溫至400-500°C移走加熱罩，換冷卻罩冷卻，溫度降至90 V以下零件出爐。
[0013]本發(fā)明的一個實施例是:所述d)的氣體氮化處理是:先清洗干凈齒圈，將42-54個柱狀工裝均勻固定支撐于齒圈槽內；然后將齒圈平裝于鐘罩式氣體氮化爐，加熱升溫，并通入10m3/h的氮氣，時間4小時；溫度升至450°C,通氨氣6m3/h,保溫0.5小時后，升溫至520°C，氨氣流量在12m3/h，Kn = 6，強滲時間62小時，轉擴散，Kn = 2，氨氣流量5m3/h，擴散時間31小時；然后隨爐降溫，降溫時通入氮氣10m3/h，降溫至450°C移走加熱罩，換冷卻罩冷卻，溫度降至90 V以下零件出爐。
[0014]圖2所示，本發(fā)明所述的柱狀工裝I由柱狀下支撐塊2和柱狀上支撐塊3相接組成，所述的 柱狀下支撐塊2的上端部開設有中心螺栓孔4，柱狀上支撐塊3的下端部設置有與中心螺栓孔配合的中心螺栓柱5，且所述中心螺栓柱5旋接在所述中心螺栓孔4中使柱狀下支撐塊2與柱狀上支撐塊3可調地相接在一起。
[0015]本發(fā)明所述的a)調質處理是:將二級齒圈裝于吊具，在Φ1600Χ2000的井式爐加熱至860°C，保溫5小時，出爐后在油溫為60°C的好富頓G油中淬火冷卻，淬火冷卻時間為90分鐘；所述b)淬火后的回火處理是:將二級齒圈放入井式回火爐，加熱溫度590°C，保溫6小時，出爐空冷；合格后轉入銑齒機加工。
[0016]本發(fā)明所述c)銑齒機加工后，進行高溫去應力處理:將二級齒圈裝于吊具，在井式回火爐去應力，加熱溫度550°C，并氮氣保護，氮氣流量6-8m3/h，保溫5小時，隨爐降溫至400°C以下，出爐空冷，返機加工。
[0017]本發(fā)明的其它實施例是:
[0018]1.二級齒圈粗加工后進行調質處理，具體調質工藝:將零件裝于吊具，在Φ 1600 X 2000的井式爐加熱至860°C，保溫5小時，出爐后在油溫為60°C的好富頓G油中淬火冷卻，淬火冷卻時間為90分鐘。
[0019]2.淬火后回火，將零件放入井式回火爐，加熱溫度590°C，保溫6小時，出爐空冷。合格后轉入機加工加工。
[0020]3.銑齒加工后，進行高溫去應力。具體工藝:將零件裝于吊具，在井式回火爐去應力，加熱溫度550°C，并氮氣保護，氮氣流量6-8m3/h，保溫5小時，隨爐降溫至400°C以下，出爐空冷，返機加工。
[0021]4.磨齒后，進行氣體氮化。具體工藝:先清洗干凈齒圈，將專用工裝均勻固定支撐于齒圈槽內，共支撐48個 。然后將齒圈平裝于鐘罩式氣體氮化爐，A端面朝上。零件裝好后，進行氣體氮化。加熱升溫，并通入1mVh的氮氣，時間4小時。溫度升至450°C，通氨氣6m3/h,保溫0.5小時后，升溫至520°C，氨氣流量在10_15m3/h，Kn = 6，強滲時間60-65小時，轉擴散，Kn = 2，氨氣流量4-6m3/h，擴散時間30-32小時。然后隨爐降溫。降溫時通入氮氣10m3/h，降溫至450°C移走加熱罩，換冷卻罩冷卻，溫度降至90°C以下零件出爐。
[0022]本發(fā)明根據二級齒圈的結構特點，將專門設計的柱狀工裝均勻支撐于B處齒圈薄壁槽處，薄壁A端面朝上，見圖1，齒圈疊裝，工裝支撐對準。
[0023]二級齒圈材料為31CrMoV9，熱處理優(yōu)化后工藝為:高溫去應力加熱溫度550°C保溫5小時后隨爐冷卻，溫度低于400°C再出爐空冷。氣體氮化加熱時先加熱至450°C保溫
0.5小時，然后再升溫至520°C保溫氮化。
【權利要求】
1.一種減小二級齒圈氮化變形的熱處理方法，該熱處理方法包括如下步驟:a) 二級齒圈粗加工后進行調質處理；b)回火處理；c)銑齒機加工后，進行高溫去應力處理；d)磨齒機加工后，進行氣體氮化處理；其特征在于所述的氣體氮化處理是:先清洗干凈齒圈，將多個柱狀工裝均勻固定支撐于齒圈槽內；然后將齒圈平裝于鐘罩式氣體氮化爐，加熱升溫，并通入8-12m3/h的氮氣，時間3-5小時；溫度升至400-500°C，通氨氣4_8m3/h，保溫0.2-0.8小時后，升溫至500-550°C，氨氣流量在10-15m3/h，Kn = 6，強滲時間60-65小時，轉擴散，Kn = 2，氨氣流量4-6m3/h，擴散時間30-32小時；然后隨爐降溫，降溫時通入氮氣8_12m3/h，降溫至400-500°C移走加熱罩，換冷卻罩冷卻，溫度降至90°C以下零件出爐。
2.根據權利要求1所述的減小二級齒圈氮化變形的熱處理方法，其特征在于所述d)的氣體氮化處理是:先清洗干凈齒圈，將42-54個柱狀工裝均勻固定支撐于齒圈槽內；然后將齒圈平裝于鐘罩式氣體氮化爐，加熱升溫，并通入10m3/h的氮氣，時間4小時；溫度升至450°C，通氨氣6m3/h，保溫0.5小時后，升溫至520°C，氨氣流量在12m3/h，Kn = 6，強滲時間62小時，轉擴散，Kn = 2，氨氣流量5m3/h，擴散時間31小時；然后隨爐降溫，降溫時通入氮氣10m3/h，降溫至450°C移走加熱罩，換冷卻罩冷卻，溫度降至90°C以下零件出爐。
3.根據權利要求1或2所述的減小二級齒圈氮化變形的熱處理方法，其特征在于所述的柱狀工裝由柱狀下支撐塊和柱狀上支撐塊相接組成，所述的柱狀下支撐塊的上端部開設有中心螺栓孔，柱狀上支撐塊的下端部設置有與中心螺栓孔配合的中心螺栓柱，且所述中心螺栓柱旋接在所述中心螺栓孔中使柱狀下支撐塊與柱狀上支撐塊可調地相接在一起。
4.根據權利要求1所述的減小二級齒圈氮化變形的熱處理方法，其特征在于所述的a)調質處理是:將二級齒圈裝 于吊具，在Φ 1600 X 2000的井式爐加熱至860°C，保溫5小時，出爐后在油溫為60°C的好富頓G油中淬火冷卻，淬火冷卻時間為90分鐘；所述b)淬火后的回火處理是:將二級齒圈放入井式回火爐，加熱溫度590°C，保溫6小時，出爐空冷；合格后轉入統(tǒng)齒機加工。
5.根據權利要求1或4所述的減小二級齒圈氮化變形的熱處理方法，其特征在于所述c)銑齒機加工后，進行高溫去應力處理:將二級齒圈裝于吊具，在井式回火爐去應力，加熱溫度550°C，并氮氣保護，氮氣流量6-8m3/h，保溫5小時，隨爐降溫至400°C以下，出爐空冷，返機加工。
【文檔編號】C23F17/00GK104032115SQ201410257836
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年6月11日 優(yōu)先權日:2014年6月11日
【發(fā)明者】郁俐 申請人:杭州前進齒輪箱集團股份有限公司