一種球墨鑄鐵鑄造齒輪及其加工工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于乘用車變速箱齒輪加工領(lǐng)域，具體涉及一種球墨鑄鐵鑄造齒輪及其加工工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]變速箱齒輪為重要傳動(dòng)部件，要求具有較高強(qiáng)度、良好的韌性和表面耐磨性能。然而，傳統(tǒng)的齒輪生產(chǎn)采用齒輪鋼(包含低碳鋼、低碳合金鋼、中碳鋼以及中碳合金鋼)鍛造而成，必須選用成型鋼材，成分要求嚴(yán)格，價(jià)格相對(duì)也較高。而且，鍛造生產(chǎn)效率低，一般每小時(shí)不超過(guò)500件；鍛造件在下料、鍛造過(guò)程中均需消耗較多的能源，增大了生產(chǎn)成本，造成了能源浪費(fèi)；鍛造齒輪毛坯尺寸精度差、加工余量大，而且控制不好的話，易出現(xiàn)帶狀組織，對(duì)產(chǎn)品的性能不利。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種球墨鑄鐵鑄造齒輪及其加工工藝，采用低錳廢鋼為原料，降低了生產(chǎn)成本，提高了生產(chǎn)效率高；而且，鑄造的齒輪具有高強(qiáng)度、高耐磨性和高韌性的綜合性能，能夠滿足變速箱齒輪的要求。
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種球墨鑄鐵鑄造齒輪，主要包含以下重量百分比的組分:c 為 3.5-3.6% ；Si 為 2.3-2.4% ；Mn 為 0.4-0.45% ；Cr<0.1% ；Cu 為0.4-0.45 % ；Mg 為 0.03-0.045% ；S ^ 0.02% ；P ( 0.05% ;余量為 Fe。
[0005]本發(fā)明提供的一種球墨鑄鐵鑄造齒輪的加工工藝，包括以下步驟:
(1)熔煉鐵水:將各原料成分按所需配比投入無(wú)芯中頻感應(yīng)電爐中，升溫熔化鐵水；其中，加熱溫度為1490-1510°C，優(yōu)選1500°C，保溫60min，確保鐵水中的熔渣能夠順利浮至表面，從而獲得潔凈的鐵水；
(2)球化孕育:向鐵水中加入一定量的球化劑和孕育劑，進(jìn)行球化處理和孕育處理，得到顆粒細(xì)小均勻的球墨鑄鐵；
(3)澆鑄成型:將球化孕育處理后的鐵水倒入砂型中，在10分鐘內(nèi)澆鑄完成，防止球化衰退，鑄件成型后備用；
(4)拋丸清理:將步驟(3)的鑄件進(jìn)行拋丸、研磨清理；
(5)熱處理:將步驟(4)清理后的鑄件采用電加熱連續(xù)通過(guò)式淬火爐進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理；
(6)粗加工:將步驟(5)調(diào)質(zhì)處理后的鑄件進(jìn)行粗加工；
(7)表面淬火:將步驟(6)的齒輪進(jìn)行齒面高頻淬火處理；
(8)精加工:對(duì)步驟(7)高頻淬火后的齒輪進(jìn)行精加工。
[0006]進(jìn)一步的，所述步驟(2)中的球化劑為球化包芯線，每噸鐵水加入球化線20m，其中球化劑中Mg含量為28-31% ;孕育劑為硅鋇孕育劑，加入量為鐵水的0.5%。
[0007]進(jìn)一步的，所述步驟(2)的球化處理采用喂絲球化工藝，經(jīng)過(guò)球化處理之后，鐵水中Mg的含量在0.035-0.045%之間，金相檢測(cè)表明球化率在85%以上，每平方毫米石墨球數(shù)量為200-300個(gè)、珠光體在70-90%之間。
[0008]進(jìn)一步的，所述步驟(6)的調(diào)質(zhì)處理工藝包括淬火和高溫回火工藝。首先，將鑄造好的鑄件先進(jìn)行淬火處理，淬火加熱溫度為850-900°C，優(yōu)選880°C，保溫lOOmin，再浸入冷卻油中進(jìn)行快速冷卻，油溫控制在73±5°C，時(shí)間為9min ;產(chǎn)品經(jīng)過(guò)清洗后再進(jìn)行回火處理，回火溫度為615±5°C，時(shí)間為160min ;整個(gè)調(diào)制處理過(guò)程全自動(dòng)運(yùn)行。經(jīng)過(guò)調(diào)質(zhì)后，基體組織由珠光體+鐵素體變?yōu)榧?xì)小均勻的索氏體。
[0009]本發(fā)明的有益效果是:熔化鐵水在無(wú)芯中頻感應(yīng)電爐中進(jìn)行，中頻感應(yīng)電爐熱效高、加熱均勻、材料燒損率低，且能夠精確控制加熱溫度，可在50分鐘內(nèi)熔煉出6噸鐵水，高的熔煉效率保證了冶金質(zhì)量的穩(wěn)定性。采用碳硅儀、碳硫儀、光譜儀等檢測(cè)設(shè)備，保證了化學(xué)成分的準(zhǔn)確性。
[0010]球化處理使石墨在結(jié)晶生長(zhǎng)時(shí)長(zhǎng)成球狀來(lái)改善機(jī)體形貌，提高鑄件的力學(xué)性能。孕育處理能夠促進(jìn)鑄鐵石墨化，防止球化元素造成的白口傾向，還有助于球化，使石墨變得更細(xì)小、更圓整、分布均勻，提高球墨鑄鐵的力學(xué)性能。
[0011]齒輪在經(jīng)過(guò)拋丸、研磨等清理工序后進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，調(diào)質(zhì)處理采用電加熱連續(xù)通過(guò)式淬火爐，溫度可精確控制在5°C之內(nèi)；通過(guò)使用甲醇控制爐內(nèi)氣氛，可防止產(chǎn)品在高溫下氧化，避免使用天然氣時(shí)S等有害元素對(duì)產(chǎn)品造成污染。調(diào)質(zhì)處理可細(xì)化晶粒，并獲得均勻的具有一定彌散度的和具有優(yōu)良綜合機(jī)械性能的細(xì)密球狀珠光體類組織一回火索氏體。經(jīng)調(diào)質(zhì)處理后，輪齒硬度可達(dá)HB220-285，其屈服極限和沖擊韌性比較高，強(qiáng)度極限與斷面收縮率也高出5-6%。調(diào)質(zhì)齒輪在運(yùn)行中易跑合、齒根強(qiáng)度余量大、抗沖擊能力強(qiáng)。
[0012]調(diào)質(zhì)處理時(shí)，將鑄件加熱到850-900 °C，使基體轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體，再在冷卻油中快速冷卻處理得到馬氏體，然后經(jīng)550-600°C回火，獲得回火索氏體+球狀石墨?；鼗鹚魇象w基體不僅強(qiáng)度高，而且塑性、韌性比正火得到的珠光體基體好。
[0013]對(duì)齒輪表面進(jìn)行高頻淬火，只對(duì)齒面進(jìn)行強(qiáng)化，可獲得高強(qiáng)度、高耐磨性和高韌性等綜合性能的馬氏體，中心仍為調(diào)質(zhì)處理后的索氏體。而且，因?yàn)橹痪植考訜?，能顯著減少淬火變形，降低能耗。
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0015]一種球墨鑄鐵鑄造齒輪，其主要包含以下重量百分比的組分:C為3.5-3.6% ；Si為 2.3-2.4% ；Mn 為 0.4-0.45% ；Cr<0.1% ；Cu 為 0.4-0.45 % ；Mg 為 0.03-0.045% ;S 彡 0.02% ；P彡0.05% ;余量為Fe。
[0016]本發(fā)明的球墨鑄鐵鑄造齒輪的加工工藝，包括以下步驟:
(1)熔煉鐵水:將各原料成分按所需配比投入無(wú)芯中頻感應(yīng)電爐中，升溫熔化鐵水；其中，加熱溫度為1490-1510°C，優(yōu)選1500°C，保溫60min，確保鐵水中的熔渣能夠順利浮至表面，從而獲得潔凈的鐵水；
(2)球化孕育:向鐵水中加入球化包芯線進(jìn)行喂絲球化工藝，每噸鐵水加入20m的球化線，其中，球化劑中Mg的含量為28-31% ;再加入鐵水量0.5%的硅鋇孕育劑，進(jìn)行球化處理和孕育處理，得到顆粒細(xì)小均勻的球墨鑄鐵；經(jīng)過(guò)球化處理后，鐵水中Mg的含量為
0.035-0.045%，金相檢測(cè)表明球化率在85%以上，每平方毫米石墨球數(shù)量為200-300個(gè)、珠光體在70-90%之間；
(3)澆鑄成型:將球化孕育處理后的鐵水倒入砂型中，在10分鐘內(nèi)澆鑄完成，防止球化衰退，鑄件成型后備用；
(4)拋丸清理:將步驟(3)的鑄件進(jìn)行拋丸、研磨清理；
(5)熱處理:將步驟(4)清理后的鑄件采用電加熱連續(xù)通過(guò)式淬火爐進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理；將鑄造好的鑄件先進(jìn)行淬火處理，淬火加熱溫度為850-900°C，優(yōu)選880°C，保溫lOOmin，再浸入冷卻油中進(jìn)行快速冷卻，油溫控制在73±5°C，時(shí)間為9min ;產(chǎn)品經(jīng)過(guò)清洗后再進(jìn)行回火處理，回火溫度為615±5°C，時(shí)間為160min ;整個(gè)調(diào)制處理過(guò)程全自動(dòng)運(yùn)行；
(6)齒輪加工:將步驟(5)調(diào)質(zhì)處理后的鑄件進(jìn)行加工，得到齒輪；
(7)表面淬火:將步驟(6)的齒輪進(jìn)行齒面高頻淬火處理。
[0017]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非是對(duì)發(fā)明的限制。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的實(shí)質(zhì)范圍內(nèi)所做出的變化、改型、添加或替換，也應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種球墨鑄鐵鑄造齒輪，其特征在于:其主要包含以下重量百分比的組分:C 為 3.5-3.6% ；Si 為 2.3-2.4% ；Mn 為 0.4-0.45% ；Cr<0.1% ；Cu 為 0.4-0.45 % ；Mg 為0.03-0.045% ；S ^ 0.02% ；P ( 0.05% ;余量為 Fe。2.一種如權(quán)利要求1所述的球墨鑄鐵鑄造齒輪的加工工藝，其特征在于:包括以下步驟: (1)熔煉鐵水:將各原料組分按所需配比投入無(wú)芯中頻感應(yīng)電爐中，升溫熔化鐵水； (2)球化孕育:向鐵水中加入一定量的球化劑和孕育劑，進(jìn)行球化處理和孕育處理，得到顆粒細(xì)小均勻的球墨鑄鐵； (3)澆鑄成型:將球化孕育處理后的鐵水倒入砂型中，在10分鐘內(nèi)澆鑄完成，鑄件成型后備用; (4)拋丸清理:將步驟(3)的鑄件進(jìn)行拋丸、研磨清理； (5)熱處理:將步驟(4)清理后的鑄件采用電加熱連續(xù)通過(guò)式淬火爐進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理； (6)粗加工:將步驟(5)調(diào)質(zhì)處理后的鑄件進(jìn)行粗加工； (7)表面淬火:將步驟(6)的齒輪進(jìn)行齒面高頻淬火處理； (8)精加工:對(duì)步驟(7)高頻淬火后的齒輪進(jìn)行精加工。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的球墨鑄鐵鑄造齒輪的加工工藝，其特征在于:所述步驟(I)中的加熱溫度為1490-1510°C，保溫60min。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的球墨鑄鐵鑄造齒輪的加工工藝，其特征在于:所述步驟(2)中的球化劑為球化包芯線，每噸鐵水加入球化線20m，其中球化劑中Mg含量為28-31% ;孕育劑為硅鋇孕育劑，加入量為鐵水的0.5%。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的球墨鑄鐵鑄造齒輪的加工工藝，其特征在于:所述步驟(2)的球化處理采用喂絲球化工藝。6.根據(jù)權(quán)利要求2至5任一項(xiàng)所述的球墨鑄鐵鑄造齒輪的加工工藝，其特征在于:所述步驟(5)的調(diào)質(zhì)處理工藝包括淬火和高溫回火工藝。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的球墨鑄鐵鑄造齒輪的加工工藝，其特征在于:所述淬火工藝的加熱溫度為850-900°C，保溫lOOmin。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的球墨鑄鐵鑄造齒輪的加工工藝，其特征在于:所述淬火的加熱溫度為880 °C。9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的球墨鑄鐵鑄造齒輪的加工工藝，其特征在于:所述淬火工藝的冷卻油溫為73 ± 5°C，時(shí)間為9min。10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的球墨鑄鐵鑄造齒輪的加工工藝，其特征在于:所述回火溫度為 615±5°C，時(shí)間為 160min。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種球墨鑄鐵鑄造齒輪及其加工工藝，所述齒輪主要包含以下重量百分比的組分：C為3.5-3.6%；Si為2.3-2.4%；Mn為0.4-0.45%；Cr<0.1%；Cu為0.4-0.45%；Mg為0.03-0.045%；S≤0.02%；P≤0.05%；余量為Fe。齒輪的加工工藝包括以下步驟：（1）熔煉鐵水；（2）球化孕育；（3）澆鑄成型；（4）拋丸清理；（5）熱處理；（6）粗加工；（7）表面淬火；（8）精加工。本發(fā)明的鑄造齒輪，采用低錳廢鋼為原料，能夠降低生產(chǎn)成本，球墨鑄鐵鑄造的齒輪具有高強(qiáng)度、高耐磨性和高韌性的綜合性能，能夠滿足變速箱齒輪的要求。
【IPC分類】C22C37/10, C21C1/10, C21D5/00, C22C33/08, C22C37/04, C21D9/32, C21D1/18
【公開號(hào)】CN105331874
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510620319
【發(fā)明人】樊憲國(guó)
【申請(qǐng)人】山東惠宇精密機(jī)械有限公司
【公開日】2016年2月17日
【申請(qǐng)日】2015年9月26日