CN110757112A

CN110757112A - 一种大型焊接齿轮的加工工艺

Info

Publication number: CN110757112A
Application number: CN201911280300.9A
Authority: CN
Inventors: 董丽娟
Original assignee: Hubei Fu Yang Machinery Manufacturing Ltd By Share Ltd
Current assignee: Hubei Fu Yang Machinery Manufacturing Ltd By Share Ltd
Priority date: 2019-12-13
Filing date: 2019-12-13
Publication date: 2020-02-07

Abstract

本发明公开了一种大型焊接齿轮的加工工艺，具体包括以下步骤：步骤1：齿坯初步机械加工，步骤2：毛坯预备热处理，步骤3：齿轮齿形的初步加工，步骤4：齿轮齿形的车削加工，步骤5：齿轮各部件的焊接，步骤6：齿轮剃齿、滚齿精加工，步骤7：齿轮的二次热处理，本发明涉及齿轮技术领域。该大型焊接齿轮的加工工艺，通过步骤5的设置，使得齿轮在焊接时对焊接部位进行预加热并且进行保温，预加热后，齿轮的整体性能较常温状态更加活泼，焊接时焊点能够完全加热融合，达到最佳焊接状态，并且焊接时采用二氧化碳进行焊接保护，有效避免空气对焊点进行氧化，进一步提高了焊点在焊接时的可靠性，提高了焊接后产品的合格率。

Description

一种大型焊接齿轮的加工工艺

技术领域

本发明涉及齿轮技术领域，具体为一种大型焊接齿轮的加工工艺。

背景技术

齿轮是指轮缘上有齿轮连续啮合传递运动和动力的机械元件。齿轮在传动中的应用很早就出现了。展成切齿法的原理及利用此原理切齿的专用机床与刀具的相继出现，随着生产的发展，齿轮运转的平稳性受到重视。齿轮可按齿形、齿轮外形、齿线形状、轮齿所在的表面和制造方法等分类。齿轮的齿形包括齿廓曲线、压力角、齿高和变位。渐开线齿轮比较容易制造，因此现代使用的齿轮中，渐开线齿轮占绝对多数，而摆线齿轮和圆弧齿轮应用较少。在压力角方面，小压力角齿轮的承载能力较小；而大压力角齿轮，虽然承载能力较高，但在传递转矩相同的情况下轴承的负荷增大，因此仅用于特殊情况。而齿轮的齿高已标准化，一般均采用标准齿高。变位齿轮的优点较多，已遍及各类机械设备中。

传统的大型齿轮在焊接后，往往会因为齿轮的焊接瑕疵造成齿轮的使用年限较短，不利于大型焊接齿轮长时间稳定使用，有的先进企业采用先进焊接方法进行焊接，但是由于焊接要求不达标和齿轮在加工时对其热处理不及时，往往会导致焊接齿轮稳定工作时间较短。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种大型焊接齿轮的加工工艺，解决了传统的大型齿轮在焊接后，往往会因为齿轮的焊接瑕疵造成齿轮的使用年限较短，不利于大型焊接齿轮长时间稳定使用，有的先进企业采用当代的先进焊接方法进行焊接，但是由于焊接要求不达标和齿轮在加工时对其热处理不及时，往往会导致焊接齿轮稳定工作时间较短的问题。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种大型焊接齿轮的加工工艺，具体包括以下步骤：

步骤1：齿坯初步机械加工：将齿轮的毛坯件夹持在垂直的车削机床上，在主轴的另一边加装辅助稳定装置，然后通过机械加工设备对齿坯的内孔和端面的精度进行初步加工；

步骤2：毛坯预备热处理：含碳量位于0.5％-1.5％的碳钢与合金钢，采用退火处理，即将金属缓慢加热到指定温度，保温30-50分钟，然后随炉冷却；

步骤3：齿轮齿形的初步加工：将经过热处理过的齿轮内孔和端面进行二次机械加工；

步骤4：齿轮齿形的车削加工：用数控机床将上述齿坯固定，并且通过数控机床对齿坯的内孔和端面进行加工；

步骤5：齿轮各部件的焊接：对需要焊接的部位进行预加热，当加热温度达到180-220摄氏度，将齿轮各部位对准焊点，使用二氧化碳气体保护焊接点，温度达到300-350摄氏度，然后逐个焊接，焊接一旦开始，中途不得停止；

步骤6：齿轮剃齿、滚齿精加工：将多个齿坯串装在同一中心轴上，滚齿时滚刀切入齿坯的方法为径向切入；

步骤7：齿轮的二次热处理：将工件置入具有活性渗碳介质中，加热到900-950摄氏度的单相奥氏体区，保温足够时间后，使渗碳介质中分解出的活性碳原子渗入钢件表层，从而获得表层高碳，核心部仍保持原有成分；

步骤8：齿轮的打磨及探伤检测：齿轮热处理冷却后进行打磨，齿轮摆放在宽敞场地，不能遮挡探伤表面，任何需要检测的部位都可以方便触及，场地照明要达到500勒克斯，齿轮表面不能有油渍和黑皮。

优选的，所述步骤2中，毛坯如果含碳量在0.5％-1.5％，则金属采用球形退火方式。

优选的，所述步骤2中，齿轮热处理后采用电加热保温。

优选的，所述步骤3中，齿轮的进一步加工采用展成法对齿轮进行加工，机床使滚刀和工件严格地按照一对斜齿圆柱齿轮啮合的传动比关系作旋转运动，滚刀在工件上切出齿。

优选的，所述步骤4中，轴线中心对称的齿轮内孔使用数控机床进行加工。

优选的，所述步骤5中，齿轮的焊接用耐磨堆焊焊条进行焊接。

优选的，所述步骤6中，齿坯串装时稳定固定。

优选的，所述步骤7中，齿轮热处理后采用电加热保温。

(三)有益效果

本发明提供了一种大型焊接齿轮的加工工艺。与现有技术相比，具备以下有益效果：

(1)、该大型焊接齿轮的加工工艺，通过步骤5：齿轮各部件的焊接：对需要焊接的部位进行预加热，当加热温度达到180-220摄氏度，将齿轮各部位对准焊点，使用二氧化碳气体保护焊接点，温度达到300-350摄氏度，然后逐个焊接，焊接一旦开始，中途不得停止，通过步骤5的设置，使得齿轮在焊接时对焊接部位进行预加热并且进行保温，预加热后，齿轮的整体性能较常温状态更加活泼，焊接时焊点能够完全加热融合，达到最佳焊接状态，并且焊接时采用二氧化碳进行焊接保护，有效避免空气对焊点进行氧化，进一步提高了焊点在焊接时的可靠性，提高了焊接后产品的合格率。

(2)、该大型焊接齿轮的加工工艺，通过步骤1：齿坯初步机械加工：将齿轮的毛坯件夹持在垂直的车削机床上，在主轴的另一边加装辅助稳定装置，然后通过机械加工设备对齿坯的内孔和端面的精度进行初步加工；步骤2：毛坯预备热处理：含碳量位于0.5％-1.5％的碳钢与合金钢，采用退火处理，即将金属缓慢加热到指定温度，保温30-50分钟，然后随炉冷却，通过步骤1和步骤2的联合设置，齿坯在进行初步机械加工后再进行有效的热处理，能够极大的提高齿轮的硬度和韧性，并且方便对齿轮的后续各项操作，提高了齿轮的综合性能和产品合格率，并且整体操作较为简单，方便工作人员快速操作。

(3)、该大型焊接齿轮的加工工艺，通过步骤6：齿轮剃齿、滚齿精加工：将多个齿坯串装在同一中心轴上，滚齿时滚刀切入齿坯的方法为径向切入；步骤7：齿轮的二次热处理：将工件置入具有活性渗碳介质中，加热到900-950摄氏度的单相奥氏体区，保温足够时间后，使渗碳介质中分解出的活性碳原子渗入钢件表层，从而获得表层高碳，核心部仍保持原有成分，通过步骤6和步骤7的联合设置，齿轮在被稳定的精加工后，可以进一步的提高齿轮自身精确度，并且通过二次热处理，齿轮自身的硬度等指标会得到进一步提升，有效的提高齿轮使用时的可靠性。

具体实施方式

下面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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供三种技术方案：一种大型焊接齿轮的加工工艺，具体包括以下实施例：

实施例1

步骤2：毛坯预备热处理：含碳量位于0.5％的碳钢与合金钢，采用退火处理，即将金属缓慢加热到指定温度，将钢件加热到临界温度以上30摄氏度，保温30分钟，然后随炉冷却；

步骤5：齿轮各部件的焊接：对需要焊接的部位进行预加热，当加热温度达到180摄氏度，将齿轮各部位对准焊点，使用二氧化碳气体保护焊接点，温度达到300摄氏度，然后逐个焊接，焊接一旦开始，中途不得停止；

步骤7：齿轮的二次热处理：将工件置入具有活性渗碳介质中，加热到900摄氏度的单相奥氏体区，保温足够时间后，使渗碳介质中分解出的活性碳原子渗入钢件表层，从而获得表层高碳，核心部仍保持原有成分；

实施例2

步骤2：毛坯预备热处理：含碳量位于1％的碳钢与合金钢，采用退火处理，即将金属缓慢加热到指定温度，将钢件加热到临界温度以上40摄氏度，保温40分钟，然后随炉冷却；

步骤5：齿轮各部件的焊接：对需要焊接的部位进行预加热，当加热温度达到200摄氏度，将齿轮各部位对准焊点，使用二氧化碳气体保护焊接点，温度达到330摄氏度，然后逐个焊接，焊接一旦开始，中途不得停止；

步骤7：齿轮的二次热处理：将工件置入具有活性渗碳介质中，加热到925摄氏度的单相奥氏体区，保温足够时间后，使渗碳介质中分解出的活性碳原子渗入钢件表层，从而获得表层高碳，核心部仍保持原有成分；

实施例3

步骤2：毛坯预备热处理：含碳量位于1.5％的碳钢与合金钢，采用退火处理，即将金属缓慢加热到指定温度，将钢件加热到临界温度以上50摄氏度，保温50分钟，然后随炉冷却；

步骤5：齿轮各部件的焊接：对需要焊接的部位进行预加热，当加热温度达到220摄氏度，将齿轮各部位对准焊点，使用二氧化碳气体保护焊接点，温度达到350摄氏度，然后逐个焊接，焊接一旦开始，中途不得停止；

步骤7：齿轮的二次热处理：将工件置入具有活性渗碳介质中，加热到950摄氏度的单相奥氏体区，保温足够时间后，使渗碳介质中分解出的活性碳原子渗入钢件表层，从而获得表层高碳，核心部仍保持原有成分；

通过步骤5的设置，使得齿轮在焊接时对焊接部位进行预加热并且进行保温，预加热后，齿轮的整体性能较常温状态更加活泼，焊接时焊点能够完全加热融合，达到最佳焊接状态，并且焊接时采用二氧化碳进行焊接保护，有效避免空气对焊点进行氧化，进一步提高了焊点在焊接时的可靠性，提高了焊接后产品的合格率；通过步骤1和步骤2的联合设置，齿坯在进行初步机械加工后再进行有效的热处理，能够极大的提高齿轮的硬度和韧性，并且方便对齿轮的后续各项操作，提高了齿轮的综合性能和产品合格率，并且整体操作较为简单，方便工作人员快速操作；通过步骤6和步骤7的联合设置，齿轮在被稳定的精加工后，可以进一步的提高齿轮自身精确度，并且通过二次热处理，齿轮自身的硬度等指标会得到进一步提升，有效的提高齿轮使用时的可靠性，端面进行二次机械加步骤2中，毛坯如果含碳量在0.5％-1.5％，则金属采用球形退火方式，具有这种组织的碳钢硬度适中、被切削性好、冷形变能力大，所步骤2中，齿轮热处理后采用电加热保温，端面进行二次机械加步骤3中，齿轮的进一步加工采用展成法对齿轮进行加工，机床使滚刀和工件严格地按照一对斜齿圆柱齿轮啮合的传动比关系作旋转运动，滚刀在工件上切出齿，使用机床滚刀对齿轮进行操作，简化了工作人员的操作，方便管控，端面进行二次机械加步骤4中，轴线中心对称的齿轮内孔使用数控机床进行加工，数控机床对对称的设备加工速度快，端面进行二次机械加步骤5中，齿轮的焊接用耐磨堆焊焊条进行焊接，焊条型号为WEWELDING777，端面进行二次机械加步骤6中，齿坯串装时稳定固定，齿坯串装稳定，端面进行二次机械加步骤7中，齿轮热处理后采用电加热保温，上述电加热保温方式为环保方式。

对比实验

现有生产厂家根据三种实施例，可以生产出三种大型焊接齿轮，对三种大型焊接齿轮进行全面的后期处理后，将三种大型焊接齿轮与普通的大型焊接齿轮的进行产品合格率和耐用时间的对比实验，由表知，经过实验室测试对三个实施例中产品的合格率，得知实施例中最低的是92，较对比例合格率提高7.2％，耐用时间最短的是28.2个月，较对比例增加5.2个月。

表1：齿轮合格率和齿轮耐用时间与对比例对比表

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims

1.一种大型焊接齿轮的加工工艺，其特征在于：具体包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种大型焊接齿轮的加工工艺，其特征在于：所述步骤2中，毛坯如果含碳量在0.5％-1.5％，则金属采用球形退火方式。

3.根据权利要求1所述的一种大型焊接齿轮的加工工艺，其特征在于：所步骤2中，齿轮热处理后采用电加热保温。

4.根据权利要求1所述的一种大型焊接齿轮的加工工艺，其特征在于：所述步骤3中，齿轮的进一步加工采用展成法对齿轮进行加工，机床使滚刀和工件严格地按照一对斜齿圆柱齿轮啮合的传动比关系作旋转运动，滚刀在工件上切出齿。

5.根据权利要求1所述的一种大型焊接齿轮的加工工艺，其特征在于：所述步骤4中，轴线中心对称的齿轮内孔使用数控机床进行加工。

6.根据权利要求1所述的一种大型焊接齿轮的加工工艺，其特征在于：所述步骤5中，齿轮的焊接用耐磨堆焊焊条进行焊接。

7.根据权利要求1所述的一种大型焊接齿轮的加工工艺，其特征在于：所述步骤6中，齿坯串装时稳定固定。

8.根据权利要求1所述的一种大型焊接齿轮的加工工艺，其特征在于：所述步骤7中，齿轮热处理后采用电加热保温。