一种长期单向不均衡负载专用齿轮的淬火工艺

摘要

本发明公开了一种长期单向不均衡负载专用齿轮的淬火工艺，包括淬火装置，所述淬火装置与齿轮连接，所述齿轮位于齿轮安装座上，所述淬火装置包括与齿轮锯齿负载面连接的加热装置和与齿轮的锯齿轻载面连接的隔热层，所述加热装置上设置有淬火感应器，所述加热装置和隔热层通过控制电路板和电线与齿轮连接。本发明工艺结构简单，齿轮的硬度高，耐磨性提高。

说明书

技术领域

本发明涉及齿轮淬火领域，尤其涉及一种长期单向不均衡负载专用齿轮的淬火工艺。

背景技术

众所周知，齿轮是机械设备中关键的零部件，它广泛的用于汽车、飞机、坦克、 轮船等工业领域。它具有传动准确、结构紧凑使用寿命长等优点。齿轮传动是近代机 器中最常见的一种机械振动是传递机械动力和运动的一种重要形式、是机械产品重要 基础零件。它与带、链、摩擦、液压等机械相比具有功率范围大，传动效率高、圆周 速度高、传动比准确、使用寿命长、尺寸结构小等一系列优点。因此它已成为许多机 械产品不可缺少的传动部件，也是机器中所占比例最大的传动形式。由于齿轮在工业 发展中的突出地位，使齿轮被公认为工业化的一种象征.得益于近年来汽车、风电、 核电行业的拉动，汽车齿轮加工机床、大规格齿轮加工机床的需求增长十分耀眼。据 了解，随着齿轮加工机床需求的增加，近年来涉及齿轮加工机床制造的企业也日益增多。无论是传统的汽车、船舶、航空航天、军工等行业，还是近年来新兴的高铁、铁 路、电子等行业，都对机床工具行业的快速发展提出了紧迫需求，对齿轮加工机床制 造商提出了新的要求。

淬火是把合金加热到固溶体溶解曲线上，保温一段时间，然后以大于临界冷却速度急速冷却，从而得到过饱和固溶体的热处理方法。

淬火的目的：强化钢件，充分发挥钢材性能的潜力.如:提高钢件的机械性能，诸如硬度、耐磨性、弹性极限、疲劳强度等，改善某些特殊钢的物理或者化学性能，如增 强磁钢的铁磁性，提高不锈钢的耐蚀性等。

淬火是提高材料的强度和硬度，就是材料抗弯曲扭曲变形的能力和抗划痕的能力， 可淬火后材料内部有很高的内应力，容易降低材料的疲劳强度（就是材料抵抗中高频率轻微震动产生裂纹的能力），回火可以有效的去处材料的内应力一般根据具体应用 不同可以分为淬火+高温回火（就是调质处理）。

通常齿轮在转动时，齿轮的锯齿一面是受力重载面，另一面是轻载面，现有的加工方法是不管是受力重载面还是轻载面均一起加热，一起淬火，虽然满足了淬火的工艺要求，但是降低了齿轮的质量，锯齿的受力重载面在后续的加工作业中更容易受到磨损，使用寿命减短。

专利号CN201210243890.X 公开了一种回转支承齿轮淬火的工艺方法，该发明通过对中频感应器与齿沟之间的耦合间隙、电流透入深度、齿沟线速度、淬火液的温度和浓度等工艺参数的设定和调整，提高了淬火质量，但是该发明对齿轮所有的齿表面进行淬火加工，影响了齿表面的寿命。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的以上问题，提供一种长期单向不均衡负载专用齿轮的淬火工艺，工艺结构简单，齿轮的硬度高，耐磨性提高 。

为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：

一种长期单向不均衡负载专用齿轮的淬火工艺，包括淬火装置，所述淬火装置与齿轮连接，所述齿轮位于齿轮安装座上，所述淬火装置包括与齿轮锯齿负载面连接的加热装置和与齿轮的锯齿轻载面连接的隔热层，所述加热装置上设置有淬火感应器，所述加热装置和隔热层通过控制电路板和电线与齿轮连接，其齿轮淬火的工艺包括以下步骤：

1)调整淬火装置位于齿轮1齿沟的位置，根据需要计算淬火深度；调整淬火感应器的感应头与齿轮1齿沟之间的间隙，用塞尺检测齿沟与其配合的淬火感应器的感应头之间的间距，控制感应头的底端与其对应的齿根位置之间的耦合间隙h3、感应头的两侧与其对应的齿沟位置的耦合间隙h5和感应头顶部与其对应的齿顶位置的耦合间隙尺寸h4的尺寸；

2)锯齿负载面加热；加热装置通过加热棒对齿轮锯齿负载面进行加热，时间90分钟，加热温度至730-740℃；

3)锯齿轻载面隔热；隔热层对齿轮的锯齿轻载面102隔温，隔热，保持齿轮锯齿轻载面原有的强度和硬度；

4)锯齿负载面高温淬火；根据步骤1齿轮锯齿负载面加热的温度，冷却至700-705℃，通过加热装置中的喷油冷却装置喷洒淬火液，淬火冷却，时间为1小时；

5)锯齿负载面低温淬火 ；待齿轮锯齿负载面冷却至160-170℃，保温2-3小时，通过加热装置3中的喷油冷却装置6喷洒淬火液，淬火冷却，时间为30分钟，淬火油温度控制在40-50°C。

6)按照步骤2-步骤5对齿轮1所有的齿沟进行淬火后，检查淬火硬度和外表质量，合格后，冷却至室温，用汽油对齿轮进行清洗，涂防锈油，包装入库。

作为优选，所述步骤1中加热的次数设置在1次或1次以上；所述步骤3中锯齿负载面高温淬火的次数以及步骤4中的锯齿负载面低温淬火的次数设置在1次或1次以上。

作为优选，所述加热装置还设置有用于监测锯齿负载面101或锯齿轻载面温度的温度传感器。

作为优选，所述隔热层4由陶瓷或晶体纤维制成。

作为优选，所述淬火液为PAG淬火液。

作为优选，所述喷油冷却装置包括油箱以及设置在油箱上的驱动电机，所述驱动电机驱动油泵抽取油箱内的淬火液，所述淬火液通过管道与与齿轮安装座上设置的喷油嘴连接，所述喷油嘴与齿轮锯齿负载面连接。

淬火液的控制。淬火液对淬火的硬度和淬火缺陷如裂纹、变形、硬度不足（白斑）有着根本影响，目前大多数厂家使用的PAG，这是一种由环氧乙烷与环氧丙烷的共聚物，当温度升高时，聚醚溶解度反而会下降，乃至从水中析出（这叫做逆溶性）。聚醚水溶液在常温下均匀透明溶液，温度上升到浊点时，溶液就从透明变为混浊。当温度继续上升到逆熔点时，聚醚的线型大分子就会从水中析出，并与水完全分离。当聚醚浓度增大时，在淬火过程中能在工件表面形成沉积膜，起着隔热层的作用，使冷却速度下降。沉积膜的厚度取决于聚醚浓度。因此聚醚溶液的冷却速度是可以调节的。沉积膜的存在使散热比较均匀，从而可消除软点，并减小工件的内应力，防止工件变形。当淬火温度下降到逆熔点以下时，已析出的聚醚又会重新溶于水。PAG淬火液的工艺参数控制：1、温度：淬火液的温度需要有温度仪进行监控，其使用温度范围较窄，一般为40±10℃，配套的设备需要能进行温度控制（冷却或加热）同时进行搅拌；2、浓度控制：使用过程中PAG会随工件流失、氧化分解，以及杂质、油污、自来水含有物质等加入，都构成了对浓度的影响，用折光仪检测的数据将缺乏真实性，可以配合粘度测量法、真实浓度测量法(取样加热分离)综合控制PAG组分的含量，一般浓度控制在9±1%。同时加大对工件处理前的清洁工作，延长使用寿命。

本发明的有益效果是：

1.热源在齿轮表层，加热速度快，热效率高

2. 齿轮因不是整体加热，变形小

3.齿轮表面硬度高，缺口敏感性小，冲击韧性、疲劳强度以及耐磨性等均有很大提高，有利于发挥材料的潜力，节约材料消耗，提高齿轮使用寿命；

4.便于机械化和自动化。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明。本发明的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明涉及的淬火装置结构示意图；

图2为本发明涉及的齿轮淬火工艺流程图；

图3为本发明涉及的图1中A部分局部放大图；

图4为本发明涉及的齿轮1与锯齿负载面101和锯齿轻载面102示意图；

图5为本发明涉及的侧视图；

图6为本发明涉及的喷油冷却装置6示意图。

图中标号说明：齿轮1，齿轮安装座2，锯齿负载面101，锯齿轻载面102，加热装置3，隔热层4，淬火感应器5，喷油冷却装置6，油箱601，驱动电机602，油泵603，管道604，喷油嘴605。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的描述：

参照图1至图6所示，一种长期单向不均衡负载专用齿轮的淬火工艺，包括淬火装置，所述淬火装置与齿轮1连接，所述齿轮1位于齿轮安装座2上，所述淬火装置包括与齿轮1锯齿负载面101连接的加热装置3和与齿轮1的锯齿轻载面102连接的隔热层4，所述加热装置3上设置有淬火感应器5，所述加热装置3和隔热层4通过控制电路板和电线与齿轮1连接，其齿轮淬火的工艺包括以下步骤：

步骤101：调整淬火装置位于齿轮1齿沟的位置，根据需要计算淬火深度；调整淬火感应器5的感应头与齿轮1齿沟之间的间隙，用塞尺检测齿沟与其配合的淬火感应器的感应头之间的间距，控制感应头的底端与其对应的齿根位置之间的耦合间隙h3、感应头的两侧与其对应的齿沟位置的耦合间隙h5和感应头顶部与其对应的齿顶位置的耦合间隙尺寸h4的尺寸；

在本发明实施例中，如附图4所示，控制感应头的底端与其对应的齿根位置之间的耦合间隙h3、感应头的两侧与其对应的齿沟位置的耦合间隙h5和感应头顶部与其对应的齿顶位置的耦合间隙尺寸h4的尺寸。

步骤102：锯齿负载面101加热；加热装置3通过加热棒对齿轮1锯齿负载面101进行加热，时间90分钟，加热温度至730-740℃；

在本发明实施例中，加热棒对锯齿负载面101加热，加热的次数设置在1次或1次以上。

步骤103：锯齿轻载面102隔热；隔热层4对齿轮1的锯齿轻载面102隔温，隔热，保持齿轮1锯齿轻载面102原有的强度和硬度；

在本发明实施例中，隔热层4通过隔热材料对齿轮1的锯齿轻载面102隔温，隔热。

步骤104：锯齿负载面101高温淬火；根据步骤1齿轮1锯齿负载面101加热的温度，冷却至700-705℃，通过加热装置3中的喷油冷却装置6喷洒淬火液，淬火冷却，时间为1小时；

在本发明实施例中，锯齿负载面101高温淬火的次数设置在1次或1次以上。

步骤105：锯齿负载面101低温淬火 ；待齿轮锯齿负载面101冷却至160-170℃，保温2-3小时，通过加热装置3中的喷油冷却装置6喷洒淬火液，淬火冷却，时间为30分钟，淬火油温度控制在40-50°C。

在本发明实施例中，锯齿负载面101低温淬火的次数设置在1次或1次以上。

步骤106：按照步骤2-步骤5对齿轮1所有的齿沟进行淬火后，检查淬火硬度和外表质量，合格后，冷却至室温，用汽油对齿轮1进行清洗，涂防锈油，包装入库。

作为优选，所述加热装置还设置有用于监测锯齿负载面101或锯齿轻载面102温度的温度传感器。

作为优选，所述隔热层4由陶瓷或晶体纤维制成，能阻滞热流传递，使锯齿轻载面102隔热，保证锯齿轻载面102的硬度和强度。

作为优选，所述喷油冷却装置6包括油箱601以及设置在油箱601上的驱动电机602，所述驱动电机602驱动油泵603抽取油箱601内的淬火液，所述淬火液通过管道604与与齿轮安装座2上设置的喷油嘴605连接，所述喷油嘴605与齿轮1锯齿负载面101连接。

在本发明实施例中，驱动电机602驱动油泵603抽取油箱601内的淬火液，淬火液通过管道604与与齿轮安装座2上设置的喷油嘴605，喷油嘴605将淬火液喷在锯齿负载面101进行淬火，所述淬火液为PAG淬火液。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。