[发明专利]高强度齿轮加工工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种齿轮加工工艺，尤其是一种高强度齿轮加工工艺。

背景技术

经过数十年的发展，我国汽车行业有了较大的发展。为了紧跟内燃机电机电器行业技术的发展和配套需要，需要适应体积要小、重量要轻、输出功率要比较大的发展趋势。传动齿轮属于汽车安全件，需要较高冲击韧性及破坏强度，齿轮（2模数）的单齿强度要求大于28000N。

齿轮的传统的加工工艺流程为：锻坯（45钢）-正火或调质-机加工（齿部采用滚齿工艺，齿形部金属流线与中心断裂连接（如图5标注2a处）-热处理高频淬火或锻坯（20CrMnTi）-机加工（齿部采用滚齿工艺）-热处理渗碳淬火-回火-抛丸。它所生产的齿轮（2模数）经试验都不能达到单齿强度28000N。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种高强度齿轮加工工艺，齿轮表面硬度硬，芯部韧性好，提高了齿轮（2模数）的单齿强度。

按照本发明提供的技术方案，所述高强度齿轮加工工艺，其特征是，包括以下工艺步骤：

（1）选择20CrMnTi合金钢圆坯料作为原料；

（2）对圆坯料进行磨外圆，去除表面细裂纹；

（3）退火：将圆坯料在温度870～890℃条件下处理8～10小时，再随炉冷却到360～380℃，出炉； 

（4）抛丸：圆坯料经退火处理后抛丸10～15分钟； 

（5）表面处理：将圆坯料分别在磷化液和皂化液中进行处理，磷化液组份为：磷酸二氢锌50～60克/升和硝酸锌80～110克/升，磷化液温度为70～80℃，处理时间为13～18分钟；皂化液为100～120克/升的硬脂酸钠，皂化液温度为70～80℃，处理时间为5～10分钟；

（6）冷挤齿形毛坯：将圆坯料通过挤压材料塑性变形得到毛坯，毛坯一端为渐开线齿形，齿形厚度比成品小0.05～0.1毫米，毛坯另一端为光滑圆柱体；

（7）冷挤成形齿轮及端部圆环形凸棱：将步骤（6）得到的毛坯再次通过挤压材料塑性变形挤压，得到的毛坯一端为渐开线齿形，另一端为圆环形凸棱；

（8）车加工：在毛坯中心车出内孔；

（9）渗碳淬火：将步骤（8）得到的工件平放在料架上，于880～900℃处理2～2.5小时，下降到840～850℃出炉淬火，淬火油温为80～90℃；

（10）回火：将步骤（9）处理后的工件在180～200℃回火80～100分钟；

（11）抛丸：将步骤（10）处理后的工件抛丸10～15分钟。

所述步骤（9）中工件放置在料架上时，工件之间间隔为5～7毫米。

本发明采用优质合金钢，用冷挤压技术二次挤压金属塑性成形加工的齿轮，材料晶粒组织更加致密，齿形部的金属纤维流线与中心连续连接，再经过渗碳淬火、回火、表面处理及抛丸后，表面硬度硬，芯部韧性好，提高了齿轮（2模数）的单齿强度，单齿强度由小于28000N提高到30000N以上。

附图说明

图1为本发明所述齿轮的结构示意图。

图2为图1的C-C剖视图。

图3为本发明第一次冷挤产品的结构示意图。

图4为本发明第二次冷挤产品的结构示意图。

图5为本发明滚齿金属纤维流向（图中1a处）与现有技术中冷挤压加工齿形部金属纤维流向（图中2a处）的对比图。

具体实施方式

下面结合具体附图对本发明作进一步说明。

实施例一：一种高强度齿轮加工工艺，包括以下工艺步骤：

（1）选择20CrMnTi合金钢圆坯料作为原料，具有较高的强度及韧性，且淬透性比较好，经渗碳淬火回火后表面硬，心部韧性好；

（2）磨外圆：去除圆坯料表面细裂纹并提高表面光洁度；

（3）退火：将圆坯料在温度870℃条件下处理10小时，再随炉冷却到360℃，出炉；退火的作用是为了软化金属；

（4）抛丸：圆坯料经退火处理后抛丸10分钟，以去除圆坯料表面残留物质如氧化皮等； 

（5）表面处理：将圆坯料分别在磷化液和皂化液中进行处理，促使表面润滑；磷化液组份为：磷酸二氢锌50克/升和硝酸锌80克/升，磷化液温度为70℃，处理时间为18分钟；皂化液为100克/升的硬脂酸钠，皂化液温度为70℃，处理时间为10分钟；

（6）冷挤齿形毛坯：将圆坯料通过挤压材料（挤压材料为20CrMnTi）塑性变形得到毛坯（如图3所示），毛坯一端为渐开线齿形，齿形厚度比成品小0.05毫米，毛坯另一端为光滑圆柱体；