一种钛合金高温固体渗碳工艺

摘要

本发明属于金属热处理技术领域，尤其是一种钛合金高温固体渗碳工艺，针对现有技术中需要单独设置清理装置对工件表面的渗碳剂进行清理造成生产成本增加的问题，现提出以下方案，包括将待处理的工件固定在渗碳箱中，之后在渗碳箱中填充满渗碳剂，之后在将渗碳箱封装好放入加热炉中，之后再将炉温升到800‑850℃时保温一段时间,以使渗碳箱内温度均匀。本发明可以在使用时需要对齿轮等扁平状的工件进行固体渗碳的时候，只需将其先放置在渗碳箱内的两个伸缩杆的顶端，之后再用螺接有底盖的下盖将工件紧紧抵在两个伸缩杆的顶端即可形成悬空固定，之后再向渗碳箱内填充渗碳剂即可将其推入加热炉中进行加热。

说明书

技术领域

本发明涉及金属热处理技术领域，尤其涉及一种钛合金高温固体渗碳工艺。

背景技术

渗碳是指使碳原子渗入到钢表面层的过程，使低碳钢的工件具有高碳钢的表面层，再经过淬火和低温回火，使工件的表面层具有高硬度和耐磨性，而工件的中心部分仍然保持着低碳钢的韧性和塑性。齿轮是机械设备中关键的零部件，广泛用于汽车、飞机、坦克、轮船等工业领域，我国齿轮的质量与其他发达国家的同类产品相比还具有一定的差距，主要表现在齿轮的平均使用寿命、单位产品能耗方面，齿轮在加工完成后，需要经过渗碳处理。

目前常用的渗碳方法有气体渗碳、真空渗碳和等离子渗碳、辉光渗碳等工艺，但是这些工艺无一不跟氢元素有关，在渗碳的同时有氢元素渗入到钛合金基体中，导致氢脆问题的出现，严重影响钛合金的渗碳质量，因此固体渗碳因其工艺简单，便于控制成为较为普遍的渗碳方法，但是传统的固体渗碳工艺在工件取出的时候工件的表面会有很多残留物，若不及时清除则容易造成表面锈蚀，表面规则的工件则容易清理，对于那些表面不规则的工件则很难彻底将拐角处清理，因此就需要一种能够彻底清理工件表面污渍的成套设备及处理工艺。

发明内容

本发明为了克服现有技术中需要单独设置清理装置对工件表面的渗碳剂进行清理造成生产成本增加的问题，提供一种钛合金高温固体渗碳工艺。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种钛合金高温固体渗碳工艺，包括以下步骤：

步骤一：将待处理的工件固定在渗碳箱中，之后在渗碳箱中填充满渗碳剂，之后在将渗碳箱封装好放入加热炉中，之后再将炉温升到800-850℃时保温一段时间,以使渗碳箱内温度均匀；保温渗碳时间根据渗碳层深度而定,一般按0.10-0.15mm/h估计。

步骤二：出炉后,渗碳箱在室内冷却至300℃后进行除渗碳剂工序，并将渗碳箱中的盖板和底盖都去除，之后再将渗碳箱固定在淬火箱中顶杆的底端，控制顶杆伸缩直至将渗碳箱全部伸入水中，之后在带动顶杆和渗碳箱快速转动即可；此时水流一边对渗碳箱内的渗碳剂进行冲刷，一边对工件的表面进行淬火。

一种钛合金高温固体渗碳工艺，包括淬火箱，所述淬火箱的顶部开有安装孔，且安装孔中嵌装有呈圆柱形结构的轴承固定座，所述轴承固定座的两端分别卡接有互相对称的圆锥滚子轴承，且两个圆锥滚子轴承之间转动连接有同一根传动管，所述传动管的内部滑动连接有顶杆，所述顶杆为长方体长条形结构，且顶杆的底端相对的两侧均预留有凸棱，所述顶杆的底端套接有轴块，且轴块的底端固定有渗碳箱，所述渗碳箱为开口向下的桶状结构，且渗碳箱的桶底开有两个互相呈中心对称的矩形孔，两个所述矩形孔中均滑动连接有滑动座，且滑动座的底端均固定有伸缩杆，所述渗碳箱的底端螺接有下盖，且下盖靠近渗碳箱内部的一侧位于边缘处固定有两个互相呈中心对称的固定锥，配合两个伸缩杆即可将齿轮本体紧紧的悬空卡接在渗碳箱的内部，且下盖的底部开有阶梯卡孔，且下盖的下表面位于阶梯卡孔的底端焊接有内螺纹钢圈，内螺纹钢圈的内部螺接有底盖。

作为本发明中优选的方案，所述伸缩杆包括母管、滑动连接在母管中的内滑杆以及固定在内滑杆上下两端的压缩弹簧和压头，所述压头靠近齿轮本体的一侧固定有顶锥，从而能够在使用时减小压头与齿轮本体表面的接触面积，让更多的渗碳剂与齿轮本体的表面接触。

作为本发明中优选的方案，两个所述滑动座相对的一侧均固定有导向块，且两个导向块相对的一侧分别开有同轴分布的导向孔，所述轴块的外壁固定有两根互相呈中心对称的导向杆，且导向杆的外壁均套接有复位弹簧，对于一些有固持边棱的工件，可以在工件的径向方向上对工件进行固定。

作为本发明中优选的方案，所述轴块的顶端设置有键槽，且键槽的内壁开有横向的防脱槽，防脱槽与顶杆底端的凸棱的位置和宽度相适配，从而可以将顶杆与轴块紧紧的卡合在一起，并且能够带动轴块一起转动。

作为本发明中优选的方案，所述传动管的圆周外壁靠近顶端套接有从动皮带轮，淬火箱的顶端靠近轴承固定座处固定有驱动电机，驱动电机的输出轴端套接有与从动皮带轮形成传动连接的主动皮带轮，渗碳箱的内壁开有内螺纹槽，通过驱动电机的和传送皮带的设置，配合渗碳箱内壁的能够形成涡旋水流的内螺纹槽，能够带动工件在水中快速转动，使得附着在工件表面的渗碳剂能够被高速水流冲刷。

作为本发明中优选的方案，所述渗碳箱的底部靠近矩形孔的两侧均开有扇形孔，且扇形孔的边缘处嵌装有磁铁吸块，所述扇形孔的上方盖有形状与扇形孔相似的盖板，且盖板的边缘处设置有磁条，从而能够在使用时当填充满渗碳剂之后只需将盖板扣在扇形孔中即可自动吸附，并且需要淬火的时候将盖板取出即可增大进水口的面积，让渗碳剂更容易脱落。

作为本发明中优选的方案，所述传动管的圆周外壁靠近顶端嵌装有六角螺母，且六角螺母中螺接有紧固螺栓，紧固螺栓的螺柱与内部的顶杆的表面接触，从而可以调节顶杆向下延伸长度。

综上所述，本方案中的有益效果为：

1.该种钛合金高温固体渗碳工艺，通过设置的能将工件悬空在箱内的渗碳箱，从而可以在使用时需要对齿轮等扁平状的工件进行固体渗碳的时候，只需将其先放置在渗碳箱内的两个伸缩杆的顶端，之后再用螺接有底盖的下盖将工件紧紧抵在两个伸缩杆的顶端即可形成悬空固定，之后再向渗碳箱内填充渗碳剂即可将其推入加热炉中进行加热；

2.该种钛合金高温固体渗碳工艺，通过设置在伸缩杆顶端的顶锥，从而能够在使用时减小压头与齿轮本体表面的接触面积，让更多的渗碳剂与齿轮本体的表面接触；

3.该种钛合金高温固体渗碳工艺，通过设置的顶杆和传动管外壁的从动皮带轮，并且通过驱动电机的和传送皮带的设置，配合渗碳箱内壁的能够形成涡旋水流的内螺纹槽，能够带动工件在水中快速转动，使得附着在工件表面的渗碳剂能够被高速水流冲刷；

4.该种钛合金高温固体渗碳工艺，通过设置在渗碳箱底部扇形孔处吸附的盖板，从而能够在使用时当填充满渗碳剂之后只需将盖板扣在扇形孔中即可自动吸附，并且需要淬火的时候将盖板取出即可增大进水口的面积，让渗碳剂更容易脱落。

附图说明

图1为本发明提出的一种钛合金高温固体渗碳工艺中淬火装置的剖视结构示意图；

图2为本发明提出的一种钛合金高温固体渗碳工艺渗碳箱的剖视结构示意图；

图3为本发明提出的一种钛合金高温固体渗碳工艺渗碳箱的立体结构示意图；

图4为本发明提出的一种钛合金高温固体渗碳工艺轴承固定座的立体结构示意图；

图5为本发明提出的一种钛合金高温固体渗碳工艺中顶杆的立体结构示意图；

图6为本发明提出的一种钛合金高温固体渗碳工艺图2中A处的放大结构示意图。

图中：1淬火箱、2伸缩杆、3齿轮本体、4固定锥、5内螺纹钢圈、6下盖、7内螺纹槽、8渗碳箱、801扇形孔、802盖板、9矩形孔、10滑动座、11复位弹簧、12轴块、1201防脱槽、1202键槽、13传动管、14顶杆、1401凸棱、15轴承固定座、16主动皮带轮、1601从动皮带轮、17驱动电机、18底盖、19阶梯卡孔、20压头、2001顶锥、21内滑杆、22压缩弹簧、23导向杆、24六角螺母、25紧固螺栓。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

本实施例中

一种钛合金高温固体渗碳工艺，包括以下步骤：

步骤一：将待处理的工件固定在渗碳箱中，之后在渗碳箱中填充满渗碳剂，之后在将渗碳箱封装好放入加热炉中，之后再将炉温升到800-850℃时保温一段时间,以使渗碳箱内温度均匀；保温渗碳时间根据渗碳层深度而定,一般按0.10-0.15mm/h估计。

步骤二：出炉后,渗碳箱在室内冷却至300℃后进行除渗碳剂工序，并将渗碳箱中的盖板和底盖都去除，之后再将渗碳箱固定在淬火箱中顶杆的底端，控制顶杆伸缩直至将渗碳箱全部伸入水中，之后在带动顶杆和渗碳箱快速转动即可；此时水流一边对渗碳箱内的渗碳剂进行冲刷，一边对工件的表面进行淬火。

参照图1-6，一种钛合金高温固体渗碳工艺，包括淬火箱1，所述的淬火箱1的顶部开有安装孔，且安装孔中嵌装有呈圆柱形结构的轴承固定座15，所述的轴承固定座15的两端分别卡接有互相对称的圆锥滚子轴承，且两个圆锥滚子轴承之间转动连接有同一根传动管13，所述的传动管13的内部滑动连接有顶杆14，所述的顶杆14为长方体长条形结构，且顶杆14的底端相对的两侧均预留有凸棱1401，所述的顶杆14的底端套接有轴块12，且轴块12的底端固定有渗碳箱8，所述的渗碳箱8为开口向下的桶状结构，且渗碳箱8的桶底开有两个互相呈中心对称的矩形孔9，两个所述的矩形孔9中均滑动连接有滑动座10，且滑动座10的底端均固定有伸缩杆2，所述的渗碳箱8的底端螺接有下盖6，且下盖6靠近渗碳箱8内部的一侧位于边缘处固定有两个互相呈中心对称的固定锥4，配合两个伸缩杆2即可将齿轮本体3紧紧的悬空卡接在渗碳箱8的内部，且下盖6的底部开有阶梯卡孔19，且下盖6的下表面位于阶梯卡孔19的底端焊接有内螺纹钢圈5，内螺纹钢圈5的内部螺接有底盖18，从而可以在使用时需要对齿轮等扁平状的工件进行固体渗碳的时候，只需将其先放置在渗碳箱8内的两个伸缩杆2的顶端，之后再用螺接有底盖18的下盖6将工件紧紧抵在两个伸缩杆2的顶端即可形成悬空固定，之后再向渗碳箱8内填充渗碳剂即可将其推入加热炉中进行加热

本发明中，所述的伸缩杆2包括母管、滑动连接在母管中的内滑杆21以及固定在内滑杆21上下两端的压缩弹簧22和压头20，所述的压头20靠近齿轮本体3的一侧固定有顶锥2001，从而能够在使用时减小压头20与齿轮本体3表面的接触面积，让更多的渗碳剂与齿轮本体3的表面接触。

其中，两个所述的滑动座10相对的一侧均固定有导向块，且两个导向块相对的一侧分别开有同轴分布的导向孔，所述的轴块12的外壁固定有两根互相呈中心对称的导向杆23，且导向杆23的外壁均套接有复位弹簧11，对于一些有固持边棱的工件，可以在工件的径向方向上对工件进行固定。

其中，所述的轴块12的顶端设置有键槽1202，且键槽1202的内壁开有横向的防脱槽1201，防脱槽1201与顶杆14底端的凸棱1401的位置和宽度相适配，从而可以将顶杆14与轴块12紧紧的卡合在一起，并且能够带动轴块12一起转动。

其中，所述的传动管13的圆周外壁靠近顶端套接有从动皮带轮1601，淬火箱1的顶端靠近轴承固定座15处固定有驱动电机17，驱动电机17的输出轴端套接有与从动皮带轮1601形成传动连接的主动皮带轮16，渗碳箱8的内壁开有内螺纹槽7，通过驱动电机17的和传送皮带的设置，配合渗碳箱8内壁的能够形成涡旋水流的内螺纹槽7，能够带动工件在水中快速转动，使得附着在工件表面的渗碳剂能够被高速水流冲刷。

参照图3，所述的渗碳箱8的底部靠近矩形孔9的两侧均开有扇形孔801，且扇形孔801的边缘处嵌装有磁铁吸块，所述的扇形孔801的上方盖有形状与扇形孔801相似的盖板802，且盖板802的边缘处设置有磁条，从而能够在使用时当填充满渗碳剂之后只需将盖板802扣在扇形孔801中即可自动吸附，并且需要淬火的时候将盖板802取出即可增大进水口的面积，让渗碳剂更容易脱落。

参照图5，所述的传动管13的圆周外壁靠近顶端嵌装有六角螺母24，且六角螺母24中螺接有紧固螺栓25，紧固螺栓25的螺柱与内部的顶杆14的表面接触，从而可以调节顶杆14向下延伸长度。

工作原理：将待处理的工件固定在渗碳箱8中，之后再将下盖6盖上，下盖6内壁的两个固定锥4将工件顶住并悬空在渗碳箱8中，之后在渗碳箱8中填充满渗碳剂，之后在将渗碳箱8封装好放入加热炉中，之后再将炉温升到800-850℃时保温一段时间,以使渗碳箱8内温度均匀；保温渗碳时间根据渗碳层深度而定,一般按0.10-0.15mm/h估计；出炉后,渗碳箱8在室内冷却至300℃后进行除渗碳剂工序，并将渗碳箱8中的盖板802和底盖18都去除，之后再将渗碳箱8固定在淬火箱1中顶杆14的底端，控制顶杆14伸缩直至将渗碳箱8全部伸入水中，之后通过驱动电机17的和传送皮带的设置，配合渗碳箱8内壁的能够形成涡旋水流的内螺纹槽7，能够带动工件在水中快速转动；此时水流一边对渗碳箱8内残余的渗碳剂进行冲刷，一边对工件的表面进行淬火。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，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，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。