CN114939664A - 一种高强度耐磨型齿轮加工工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高强度耐磨型齿轮加工工艺，该齿轮由基片和多个齿杆装配而成，基片由淬火钢块30‑50份、镍粉5‑10份、钨粉5‑10份、铌粉1‑3份，钛粉200目5‑10份，铁粉5‑10份，为主要原料制成，齿轮由铁钼合金制成，本发明通过在淬火钢原料基础上选用了镍粉、钨粉、铌粉，钛粉，铁粉等金属材料，钨的加入可大大提高齿轮机体的耐高温性能，铌和钛则可大大提高齿轮的耐腐蚀性和强度，从而改善齿轮的力学性能，本发明还设置了热浸工艺，从而强化晶粒结构，同时改变晶粒结构及分布，进一步提高齿轮强度，通过在基片表面开设了多个小孔，小孔内部并加装焊接螺旋式气流导向片，可在齿轮转动使用时产生气流，对齿轮进行散热处理，延长齿轮的使用寿命。

Description

一种高强度耐磨型齿轮加工工艺
技术领域
本发明涉及齿轮的制备领域，特别涉及一种高强度耐磨型齿轮加工工艺。
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。19世纪末，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，齿轮是能互相啮合的有齿的机械零件，它在机械传动及整个机械领域中的应用极其广泛。现代齿轮技术已达到：齿轮模数0.004～100毫米；齿轮直径由1毫米～150米；传递功率可达上十万千瓦；转速可达几十万转/分；最高的圆周速度达300米/秒。
随着现代的工业不断发展，各式各样的齿轮出现并广泛应用于机械加工的领域，常见的有平齿轮、锥齿轮和扇形齿轮等。
而不管是哪种齿轮，齿轮加工的方法通常都分为两大种，成形法和展成法，成形法就是利用与被切齿槽形状完全相符的成形铣刀切出齿形的方法，如铣齿；展成法则是利用刀具与被动齿轮的相互啮合运动而切出齿形的加工方法，如滚齿和插齿，由于齿轮需要被使用的周期较长，因此高强度和高耐磨性一直是加工齿轮的重要参数，目前的加工工艺中，对于齿轮的高强度和高耐磨性提升一般是通过淬火来实现的，而现有的齿轮基体一般都是由钢合金制成，这种齿轮已经难以满足如今更高强度和更严格的工业标准，因此需要提供一种高强度耐磨型齿轮加工工艺。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高强度耐磨型齿轮加工工艺，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种高强度耐磨型齿轮加工工艺，该齿轮由基片和多个齿杆装配而成，基片由淬火钢块30-50份、镍粉5-10份、钨粉5-10份、铌粉1-3份，钛粉200目5-10份，铁粉5-10份，为主要原料制成，齿轮由铁钼合金制成，具体加工步骤如下：
S1：混合细化粉碎：将淬火钢块、镍粉、钨粉、铌粉，钛粉，铁粉5-10份，混合放入份超细粉碎机中，经过进一步的碾压和研磨后得到混合坯料；
S2：锻造制坯：通过射蜡机将S1得到的混料坯料注入模锻设备中形成基片模型，成型后通过顶针结构进行脱模，将制得的基片模型放入冷却水中进行冷却；
S3：等温正火，将冷却后的基片模型放入正火电炉中，先将电炉预热至500摄氏度后进行保温，保温30分钟后，抽真空进行加热，加热至900-950摄氏度后再进行保温，保温5-7小时，保温后断电，关闭抽真空阀，向内通入稀有气体加速冷却，气体冷却一段时间后将基片模型出炉，并外接冷却风机，对基片进行冷却；
S4：车床加工处理，将经过正火处理的基片模型放置于数控机床的夹持组件中，后分别经过抛光、磨削、打磨，由此对基片进行表面处理，表面处理后将基片放置于冲床上，对基片的中心处进行冲孔，冲孔完成后通过小尺寸的冲杆对基片表面进行等距打孔，使孔等距分布在基片表面，并环绕于中心安装孔，选用规格不同手持式打磨机的对中心安装孔和多个小孔进行孔径打磨，消除孔内壁的毛刺和边料；
S5：滚、插齿，选用滚齿机和插齿机将齿杆等距固定安装于基片的外壁上，可根据实际用途选择滚插的齿杆数量，滚插完成后进行剃齿操作，采用径向剃齿机对齿杆进行修形调整，调整后通过热焊机对齿杆与基片之间的连接缝隙进行热焊加固；
S6：散热处理，将每个小孔内均加装螺旋式气流导向片，并利用手持式焊枪将其焊接于小孔内壁中，可在齿轮转动使用时产生气流，对齿轮进行散热处理；
S7：热浸处理，将齿轮放入退火炉中进行高温均匀化处理，放入时使退火炉中的温度在2小时内升温至120-160摄氏度，后继续升温至600-800摄氏度，保温一段时间后使温度缓慢降低至20-25摄氏度，此时继续保温20分钟后取出；
S8：喷涂，选用喷枪对齿轮的上下面进行均匀喷涂酚醛耐漆，喷涂后进行加温，冷却后使涂料成型于齿轮的上下表面，形成防护涂层；
S9：冲洗。
优选的，该齿轮的原料配方1为：30-50份、镍粉5-10份、钨粉5-10份、铌粉1-3份，钛粉200目5-10份，铁粉5-10份
原料 原料品种 比重 重量份
淬火钢块 淬火合金 / 30
镍粉 金属 / 5
钨粉 金属 / 5
铌粉 金属 / 1
钛粉 金属 / 5
铁粉 金属 / 5
铁钼合金 合金 / /
优选的，该齿轮的原料配方2为：
Figure BDA0003663129580000031
Figure BDA0003663129580000041
优选的，该齿轮的原料配方3为：
原料 原料品种 比重 重量份
淬火钢块 淬火合金 / 50
镍粉 金属 / 10
钨粉 金属 / 10
铌粉 金属 / 3
钛粉 金属 / 10
铁粉 金属 / 10
铁钼合金 合金 / /
优选的，所述步骤S2中，所述模锻设备可选用平锻机模锻、锤上模锻和摩擦压力机模锻其中的一种。
优选的，所述步骤S6中，所述螺旋式气流导向片由铜合金金属材质制成。
本发明的技术效果和优点：一种高强度耐磨型齿轮加工工艺，本发明通过在淬火钢原料基础上选用了镍粉、钨粉、铌粉，钛粉，铁粉等金属材料，钨的加入可大大提高齿轮机体的耐高温性能，铌和钛则可大大提高齿轮的耐腐蚀性和强度，从而改善齿轮的力学性能，本发明还设置了热浸工艺，通过对齿轮进行高温均匀化热处理，之后经冷却保温，从而强化晶粒结构，同时改变晶粒结构及分布，进一步提高齿轮强度，通过设置了车削加工工艺，并在基片表面开设了多个小孔，小孔内部并加装焊接螺旋式气流导向片，可在齿轮转动使用时产生气流，对齿轮进行散热处理，延长齿轮的使用寿命。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，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。
本发明提供了一种高强度耐磨型齿轮加工工艺，一种高强度耐磨型齿轮加工工艺，该齿轮由基片和多个齿杆装配而成，基片由淬火钢块30-50份、镍粉5-10份、钨粉5-10份、铌粉1-3份，钛粉200目5-10份，铁粉5-10份，为主要原料制成，齿轮由铁钼合金制成，具体加工步骤如下：
S1：混合细化粉碎：将淬火钢块、镍粉、钨粉、铌粉，钛粉，铁粉5-10份，混合放入份超细粉碎机中，经过进一步的碾压和研磨后得到混合坯料；
S2：锻造制坯：通过射蜡机将S1得到的混料坯料注入模锻设备中形成基片模型，成型后通过顶针结构进行脱模，将制得的基片模型放入冷却水中进行冷却；
S3：等温正火，将冷却后的基片模型放入正火电炉中，先将电炉预热至500摄氏度后进行保温，保温30分钟后，抽真空进行加热，加热至900-950摄氏度后再进行保温，保温5-7小时，保温后断电，关闭抽真空阀，向内通入稀有气体加速冷却，气体冷却一段时间后将基片模型出炉，并外接冷却风机，对基片进行冷却；
S4：车床加工处理，将经过正火处理的基片模型放置于数控机床的夹持组件中，后分别经过抛光、磨削、打磨，由此对基片进行表面处理，表面处理后将基片放置于冲床上，对基片的中心处进行冲孔，冲孔完成后通过小尺寸的冲杆对基片表面进行等距打孔，使孔等距分布在基片表面，并环绕于中心安装孔，选用规格不同手持式打磨机的对中心安装孔和多个小孔进行孔径打磨，消除孔内壁的毛刺和边料；
S5：滚、插齿，选用滚齿机和插齿机将齿杆等距固定安装于基片的外壁上，可根据实际用途选择滚插的齿杆数量，滚插完成后进行剃齿操作，采用径向剃齿机对齿杆进行修形调整，调整后通过热焊机对齿杆与基片之间的连接缝隙进行热焊加固；
S6：散热处理，将每个小孔内均加装螺旋式气流导向片，并利用手持式焊枪将其焊接于小孔内壁中，可在齿轮转动使用时产生气流，对齿轮进行散热处理；
S7：热浸处理，将齿轮放入退火炉中进行高温均匀化处理，放入时使退火炉中的温度在2小时内升温至120-160摄氏度，后继续升温至600-800摄氏度，保温一段时间后使温度缓慢降低至20-25摄氏度，此时继续保温20分钟后取出；
S8：喷涂，选用喷枪对齿轮的上下面进行均匀喷涂酚醛耐漆，喷涂后进行加温，冷却后使涂料成型于齿轮的上下表面，形成防护涂层；
S9：冲洗。
实施例一，该齿轮的原料配方1为：30-50份、镍粉5-10份、钨粉5-10份、铌粉1-3份，钛粉200目5-10份，铁粉5-10份
Figure BDA0003663129580000061
Figure BDA0003663129580000071
实施例二，该齿轮的原料配方2为：
原料 原料品种 比重 重量份
淬火钢块 淬火合金 / 40
镍粉 金属 / 8
钨粉 金属 / 8
铌粉 金属 / 2
钛粉 金属 / 8
铁粉 金属 / 8
铁钼合金 合金 / /
实施例三，该齿轮的原料配方3为：
原料 原料品种 比重 重量份
淬火钢块 淬火合金 / 50
镍粉 金属 / 10
钨粉 金属 / 10
铌粉 金属 / 3
钛粉 金属 / 10
铁粉 金属 / 10
铁钼合金 合金 / /
实施例四，所述步骤S2中，所述模锻设备可选用平锻机模锻、锤上模锻和摩擦压力机模锻其中的一种，所述步骤S6中，所述螺旋式气流导向片由铜合金金属材质制成。
综上所述，本发明提供的一种高强度耐磨型齿轮加工工艺，本发明通过在淬火钢原料基础上选用了镍粉、钨粉、铌粉，钛粉，铁粉等金属材料，钨的加入可大大提高齿轮机体的耐高温性能，铌和钛则可大大提高齿轮的耐腐蚀性和强度，从而改善齿轮的力学性能，本发明还设置了热浸工艺，通过对齿轮进行高温均匀化热处理，之后经冷却保温，从而强化晶粒结构，同时改变晶粒结构及分布，进一步提高齿轮强度，通过设置了车削加工工艺，并在基片表面开设了多个小孔，小孔内部并加装焊接螺旋式气流导向片，可在齿轮转动使用时产生气流，对齿轮进行散热处理，延长齿轮的使用寿命。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
本发明使用到的标准零件均可以从市场上购买，异形件根据说明书的记载均可以进行订制。
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 (6)

1.一种高强度耐磨型齿轮加工工艺，其特征在于，该齿轮由基片和多个齿杆装配而成，基片由淬火钢块30-50份、镍粉5-10份、钨粉5-10份、铌粉1-3份，钛粉200目5-10份，铁粉5-10份，为主要原料制成，齿轮由铁钼合金制成，具体加工步骤如下：
S1：混合细化粉碎：将淬火钢块、镍粉、钨粉、铌粉，钛粉，铁粉5-10份，混合放入份超细粉碎机中，经过进一步的碾压和研磨后得到混合坯料；
S2：锻造制坯：通过射蜡机将S1得到的混料坯料注入模锻设备中形成基片模型，成型后通过顶针结构进行脱模，将制得的基片模型放入冷却水中进行冷却；
S3：等温正火，将冷却后的基片模型放入正火电炉中，先将电炉预热至500摄氏度后进行保温，保温30分钟后，抽真空进行加热，加热至900-950摄氏度后再进行保温，保温5-7小时，保温后断电，关闭抽真空阀，向内通入稀有气体加速冷却，气体冷却一段时间后将基片模型出炉，并外接冷却风机，对基片进行冷却；
S4：车床加工处理，将经过正火处理的基片模型放置于数控机床的夹持组件中，后分别经过抛光、磨削、打磨，由此对基片进行表面处理，表面处理后将基片放置于冲床上，对基片的中心处进行冲孔，冲孔完成后通过小尺寸的冲杆对基片表面进行等距打孔，使孔等距分布在基片表面，并环绕于中心安装孔，选用规格不同手持式打磨机的对中心安装孔和多个小孔进行孔径打磨，消除孔内壁的毛刺和边料；
S5：滚、插齿，选用滚齿机和插齿机将齿杆等距固定安装于基片的外壁上，可根据实际用途选择滚插的齿杆数量，滚插完成后进行剃齿操作，采用径向剃齿机对齿杆进行修形调整，调整后通过热焊机对齿杆与基片之间的连接缝隙进行热焊加固；
S6：散热处理，将每个小孔内均加装螺旋式气流导向片，并利用手持式焊枪将其焊接于小孔内壁中，可在齿轮转动使用时产生气流，对齿轮进行散热处理；
S7：热浸处理，将齿轮放入退火炉中进行高温均匀化处理，放入时使退火炉中的温度在2小时内升温至120-160摄氏度，后继续升温至600-800摄氏度，保温一段时间后使温度缓慢降低至20-25摄氏度，此时继续保温20分钟后取出；
S8：喷涂，选用喷枪对齿轮的上下面进行均匀喷涂酚醛耐漆，喷涂后进行加温，冷却后使涂料成型于齿轮的上下表面，形成防护涂层；
S9：冲洗。
2.根据权利要求1所述的一种高强度耐磨型齿轮加工工艺，其特征在于，该齿轮的原料配方1为：30-50份、镍粉5-10份、钨粉5-10份、铌粉1-3份，钛粉200目5-10份，铁粉5-10份
原料 原料品种 比重 重量份 淬火钢块 淬火合金 / 30 镍粉 金属 / 5 钨粉 金属 / 5 铌粉 金属 / 1 钛粉 金属 / 5 铁粉 金属 / 5 铁钼合金 合金 / /
3.根据权利要求1所述的一种高强度耐磨型齿轮加工工艺，其特征在于，该齿轮的原料配方2为：
Figure FDA0003663129570000021
Figure FDA0003663129570000031
4.根据权利要求1所述的一种高强度耐磨型齿轮加工工艺，其特征在于，该齿轮的原料配方3为：
原料 原料品种 比重 重量份 淬火钢块 淬火合金 / 50 镍粉 金属 / 10 钨粉 金属 / 10 铌粉 金属 / 3 钛粉 金属 / 10 铁粉 金属 / 10 铁钼合金 合金 / /
5.根据权利要求1所述的一种高强度耐磨型齿轮加工工艺，其特征在于，所述步骤S2中，所述模锻设备可选用平锻机模锻、锤上模锻和摩擦压力机模锻其中的一种。
6.根据权利要求1所述的一种高强度耐磨型齿轮加工工艺，其特征在于，所述步骤S6中，所述螺旋式气流导向片由铜合金金属材质制成。
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