CN110714181B - 滑油泵齿轮的热处理方法 - Google Patents

滑油泵齿轮的热处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种滑油泵齿轮的热处理方法，包括以下步骤：将经过预处理后的滑油泵齿轮零件置于热处理炉中进行碳氮共渗处理，冷却后取出；将经过碳氮共渗处理的滑油泵齿轮零件和渗碳剂放置于可移动箱体中，将可移动箱体置于反应炉中进行预热处理，取出；将滑油泵齿轮零件置于淬火模具中进行压床淬火，冷却后取出；将滑油泵齿轮零件进行冷处理后再进行回火处理，冷却后得到目标滑油泵齿轮。本发明有效控制了碳氮共渗深度以及淬火变形。

Description

滑油泵齿轮的热处理方法
技术领域
本发明涉及滑油泵齿轮的热处理领域，尤其涉及滑油泵齿轮的热处理方法。
背景技术
16Cr3NiWMoVNbE钢为低碳高合金钢，是航空产品中常用的渗碳、碳氮共渗齿轮钢，经淬火后表面可获得高硬度，而且具有优良的强韧性配合。该材料虽然具有良好的淬透性，但在热处理过程中变形较大，尤其对于幅板较大且薄的零件，剧烈的变形对后续的加工产生极大的影响。若采用压床淬火控制变形，淬火保温时需用渗碳剂装箱保护以防止零件氧化，但该材料在高温状态下碳原子极易扩散将导致碳氮共渗区域渗层深度超深，严重影响产品质量。现有航空产品中涉及一种滑油泵齿轮零件，其结构为杆部含内花键的薄幅板齿轮零件，要求内花键碳氮共渗深度0.1～0.25mm，碳氮共渗面硬度≥88HR15N，力学性能符合YJ0208要求，淬火后幅板对中心孔跳动≤0.10，内花键M尺寸公差不超过±0.0355mm，采用常规的压床加热淬火工艺，内花键碳氮共渗深度超深（渗层深度为0.3～0.5mm），且由于是压床加热淬火，在淬火过程中零件容易发生变形，无法满足要求。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种滑油泵齿轮在热处理后性能指标达到要求的滑油泵齿轮的热处理方法。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种滑油泵齿轮的热处理方法，包括以下步骤：
S1、将滑油泵齿轮零件进行预处理；
S2、将经过预处理后的滑油泵齿轮零件置于热处理炉中进行碳氮共渗处理，冷却到预定温度后取出；
S3、将经过碳氮共渗处理的滑油泵齿轮零件（和渗碳剂放置于可移动箱体中，将可移动箱体置于反应炉中进行预热处理，先于650～750℃温度下预热60～100min，再将可移动箱体转移至另一温度为890～910℃的反应炉中，保温40～90min，取出；
S4、将步骤S3取出的滑油泵齿轮零件置于淬火模具中进行压床淬火，冷却到预定温度后取出；
S5、将经过压床淬火处理的滑油泵齿轮零件进行冷处理后再进行回火处理，冷却后得到目标滑油泵齿轮。
作为对上述技术方案的进一步改进：
所述碳氮共渗处理的具体步骤为：将经过预处理后的滑油泵齿轮零件置于热处理炉中，通入气氛，于870～900℃温度下保温3～10min，再置于在氮气环境下冷却，取出。
所述步骤S4中，滑油泵齿轮零件包括杆部和幅板，所述杆部端部设有内花键，所述幅板外侧设有外齿，所述内花键内套有花键心模，所述淬火模具包括上模和下模，所述上模包括内环模具和涨环模具，所述涨环模具施加压力于幅板内侧上表面且靠近杆部设置，所述内环模具施加压力于幅支撑于幅板外侧下表面且靠近外齿设置，所述支撑环支撑于幅板内侧下表面且靠近杆部设置。
所述涨环模具施加的压力为100～250psi，所述内环模具施加的压力为50～150psi。
所述步骤S5中，所述压床淬火的起始油温为50～80℃。
所述冷处理的温度为-70～-80℃，时间为3～3.5h。
所述回火处理的温度为250～270℃，时间为3～3.5h。
所述冷处理后和回火处理前，滑油泵齿轮还需回温至室温。
所述步骤S1中，所述预处理包括：对滑油泵齿轮零件（1）进行精加工，幅板单边留有补偿余量0.15mm，内花键M尺寸预留缩小量0.03m。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
采用本发明热处理方法，通过在压床淬火前时，先进行预热再控制预热温度，减少预热保温时间，使得得到的滑油泵齿轮性能指标达到要求，即内花键碳氮共渗深度0.1～0.25mm，碳氮共渗面硬度≥88HR15N，力学性能符合YJ0208要求。与此同时，在压床淬火时，通过花键心模以及淬火模具的作用，使得幅板对中心孔跳动≤0.10，内花键M尺寸公差不超过±0.0355mm，本发明有效控制了碳氮共渗深度以及淬火变形，为同材料类似结构零件的碳氮共渗处理及淬火变形控制提供了技术参考。
附图说明
图1是本发明的工艺流程图。
图2是本发明滑油泵齿轮压床淬火安装示意图。
图中各标号表示：
1、滑油泵齿轮零件；2、花键心模；3、涨环模具； 4、内环模具；5、底模；6、支撑环；7、压床堵头；8、封油圈。
具体实施方式
以下将结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。除非特殊说明，本发明采用的仪器或材料为市售。
实施例1：
如图1所示，本发明的一种滑油泵齿轮的热处理方法，包括以下步骤：
1、滑油泵齿轮零件1的预处理：
（1）对滑油泵齿轮零件1的幅板进行精加工，单边留有补偿余量0.15mm，内花键M尺寸预留缩小量0.03mm。
（2）除内花键外，滑油泵齿轮零件1的其余表面镀铜保护，铜层厚度0.045mm。
（3）将滑油泵齿轮零件1置于吹砂机内清理内花键碳氮共渗表面，刚玉砂砂粒大小为(60～100)目，风压≤0.15MPa，保证吹砂后吹砂面为灰色。
2、滑油泵齿轮零件1的碳氮共渗处理：
（1）将滑油泵齿轮零件1置于真空渗碳炉内，零件垂直装炉，间距≥15mm，保证气氛流通充分。
（2）将真空双室炉的加热室升温至870℃，采用脉冲式通入气氛，对滑油泵齿轮进行碳氮共渗处理10min，然后转移至真空双室炉的冷却室，在氮气保护下，经60min冷至室温出炉。
本实施例中，气氛为乙炔和氨气，流量分别为1800Nl/h和2000Nl/h。
在其他实施例中，冷却时间为60～90min，冷却至100℃以下出炉也可取得相同或相似的技术效果。
3、滑油泵齿轮零件1的预热处理：滑油泵齿轮与少量渗碳剂一同装入箱子，将箱子放置在箱式炉内进行预热处理，先加热至750℃，预热90min，再将箱子转移至另一个温度已达到890℃的箱式炉内，保温90min，取出。
本实施例中，渗碳剂的作用是防止零件加热时氧化脱碳，渗碳剂在箱子底部平铺一层即可，厚度为10mm左右。箱子一般采用不锈钢制成，可根据情况自行设计大小，无特殊要求。
如果在相同的箱式炉内进行预热处理，升温时间较长，易导致渗层中原子扩散，进而导致渗层深度超深，本发明可移动箱体从650～750℃箱式炉转移至另一个已达到890～910℃的箱式炉子，可使零件快速达到淬火温度，有效减少升温时间，降低渗层深度。
4、滑油泵齿轮零件1的压床淬火处理：将滑油泵齿轮放置于淬火模具中，置于压床上进行淬火处理，淬火起始油温为70℃，直至零件油冷到100℃以下时，将滑油泵齿轮零件1取出。
本实施例中，滑油泵齿轮零件1包括杆部和沿杆部外周向设置的幅板，杆部一端部设有内花键，幅板外侧设有外齿，压床淬火时，滑油泵齿轮零件1的内花键套设花键心模2以控制内花键淬火变形，幅板通过上模和下模控制变形，其中上模包括内环模具4和涨环模具3，内环模具4作用于幅板外端靠近外齿区域，压力为200psi，涨环模具3作用于幅板内侧靠近杆部区域，压力为60psi，所述的上模均设置了与幅板相匹配的模压面；下模分为底模5和支撑环6，底模5支撑幅板外端靠近外齿区域，支撑环6支撑幅板内侧靠近杆部区域，所述的下模均设置了与幅板相匹配的支撑面且下模与上模压力点对应，压床堵头7和封油圈8为淬火压床零部件，压床堵头7定位底模5轴心，封油圈8支撑底模5，如图2所示。
5、将滑油泵齿轮零件1淬火后2h内（本实施例为20 min）进行冷处理，温度为-75℃，时间为190min。
6、滑油泵齿轮零件1冷处理后回复至室温后3h内（本实施例为55min）进行回火处理，温度为260℃，时间为200min，然后空冷到室温，得到目标滑油泵齿轮。
检验目标滑油泵齿轮，碳氮共渗深度为0.25mm，碳氮共渗面硬度为90.5HR15N，力学性能符合YJ0208要求，淬火后幅板对中心孔跳动≤0.10，内花键M尺寸±0.0355mm公差内。
虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。

Claims (7)

1.一种滑油泵齿轮的热处理方法，其特征在于： 包括以下步骤：
S1、将滑油泵齿轮零件（1）进行预处理；
S2、将经过预处理后的滑油泵齿轮零件（1）置于热处理炉中进行碳氮共渗处理，冷却到预定温度后取出；所述热处理炉为真空渗碳炉；
S3、将经过碳氮共渗处理的滑油泵齿轮零件（1）和渗碳剂放置于可移动箱体中，将可移动箱体置于反应炉中进行预热处理，先于650～750℃温度下预热60～100min，再将可移动箱体转移至另一温度为890～910℃的反应炉中，保温40～90min，取出；
S4、将步骤S3取出的滑油泵齿轮零件（1）置于淬火模具中进行压床淬火，冷却到预定温度后取出；
S5、将经过压床淬火处理的滑油泵齿轮零件（1）进行冷处理后再进行回火处理，冷却后得到目标滑油泵齿轮；
所述的碳氮共渗处理的具体步骤为：将经过预处理后的滑油泵齿轮零件（1）置于热处理炉中，通入气氛，于870～900℃温度下保温3～10min，再置于在氮气环境下冷却，取出；
所述步骤S4中，滑油泵齿轮零件（1）包括杆部和幅板，所述杆部端部设有内花键，所述幅板外侧设有外齿，所述内花键内套有花键心模（2），所述淬火模具包括上模和下模，所述上模包括内环模具（4）和涨环模具（3），所述涨环模具（3）施加压力于幅板内侧上表面且靠近杆部设置，所述内环模具（4）施加压力于幅板外侧上表面且靠近外齿设置，所述下模包括底模（5）和支撑环（6），所述底模（5）支撑于幅板外侧下表面且靠近外齿设置，所述支撑环（6）支撑于幅板内侧下表面且靠近杆部设置。
2.根据权利要求1所述的热处理方法，其特征在于：所述涨环模具（3）施加的压力为100～250psi，所述内环模具（4）施加的压力为50～150psi。
3.根据权利要求1所述的热处理方法，其特征在于：所述步骤S5中，所述压床淬火的起始油温为50～80℃。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的热处理方法，其特征在于：所述冷处理的温度为-70～-80℃，时间为3～3.5h。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的热处理方法，其特征在于：所述回火处理的温度为250～270℃，时间为3～3.5h。
6.根据权利要求5所述的热处理方法，其特征在于：所述冷处理后和回火处理前，滑油泵齿轮还需回温至室温。
7.根据权利要求1至3中任一项所述的热处理方法，其特征在于：所述步骤S1中，所述预处理包括：对滑油泵齿轮零件（1）进行精加工，幅板单边留有补偿余量0.15mm，内花键M尺寸预留缩小量0.03m。
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