[发明专利]一种船用高碳钢齿轮加工工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种齿轮的加工方法，尤其涉及一种大功率且韧性好的船用齿轮的加工工艺。

背景技术

齿轮的传统的加工工艺流程：下料（铸造、锻造）→正火（调质）→金加工（齿部采用滚齿插齿工艺）→再进行高频淬火而成。此类齿轮尽管制造成本较低，但主要受制于传统加工工艺的局限 ：表现为不能采用更为优质的材料，表面硬度偏低（≤ HRC45-52），而且热处理作为最终工序，淬火后变形量无法消除，表面粗糙度始终≤ 0.8，齿芯部抗拉强度一般在≥ 420Mpa. 制造精度和运动精度均≤ 8-8-8GB10095-88。很显然，此类传动齿轮局限于应用在转速不高载荷相对较低，运动精度不高的领域。在现在的公开文件中也公开过关于齿轮的加工工艺，如中国专利 ：“20CrMo 渗碳钢齿轮的制作工艺（CN102494106A）”包括如下工序 ：锻坯一正火一机加工一不完全退火一机加工一渗碳淬火一回火一抛九，其中不完全退火工艺为在气氛的保护下，在 Ac1+（30—50)℃的温度条件下保温 2 小时，并随炉冷却至700~720℃后空冷。但是这种齿轮并不适用于大功率的船用齿轮。

申请号为201210370009.2的发明申请公开了一种船用齿轮加工工艺，具体包括以下步骤：第一步，下料进行锻造为一圆柱形胚料；第二步，对胚料进行正火，然后车加工钻中心孔 ；第三步，利用滚齿机在圆柱形胚料外滚齿 ；第四步，对工件进行渗碳处理 ；第五步，渗碳后进行冷却淬火 ；第六步，进行二次高温油处理消除应力 ；第七步，对工件进行机加工形成船用齿轮。但是由于使高碳钢具有由含过饱和碳的单相铁素体构成的板条状贝氏体加细小均匀分布的颗粒状碳化物组织是较困难的。关键的问题是如何选择适宜的热处理条件，如奥氏体化温度、奥氏体化后的冷却速度、中温等温温度及等温时间等控制组织形成条件的协调组合。目前，关于高碳钢通过中温等温热处理工艺获得由含过饱和碳的单相铁素体构成的板条状贝氏体加细小均匀分布的颗粒状碳化物组成的组织的研究工作国内外鲜有报道。

申请号为201410037805.3的发明申请公开了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；（2）对圆坯料进行磨外圆，去除表面细裂纹 ；（3）将圆坯料进行退火处理后进行抛丸；（4）将圆坯料分别在磷化液和皂化液中进行处理 ；（5）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，毛坯另一端为光滑圆柱体；（6）将步骤（5）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；（7）在毛坯中心车出内孔；（8）将工件平进行渗碳淬火处理 ；（9）将工件进行回火处理；（10）抛丸。本发明得到的齿轮表面硬度硬，芯部韧性好，提高了齿轮（2 模数）的单齿强度。

但是其齿轮材料选择的是择20CrMnTi合金钢圆坯料作为原料，合金钢的成本较高，且需要经过多道冷压工艺，加工成本同时也较高。

发明内容

本发明提供了一种运动精度高，载荷高，表面硬度高，韧性好的船用高碳钢齿轮加工工艺；解决了现有技术中存在的加工的齿轮的硬度低，韧性不够，运动精度不高的缺点，且成本较低，按照此工艺加工出来的船用齿轮有较好的市场价值。

本发明的上述技术问题是通过下述技术方案解决的 ： 一种船用高碳钢齿轮加工工艺，包括以下步骤，第一步，下料进行锻造为一圆柱形胚料；第二步，锻坯组分均匀化处理，然后车加工钻中心孔；第三步，利用滚齿机在圆柱形胚料外滚齿 ；第四步，对工件进行渗碳处理；第五步，渗碳后进行冷却淬火；第六步，进行二次高温油处理消除应力；第七步，对工件进行机加工形成船用齿轮。

所述的第二步所述锻坯组分均匀化处理：升温至 850-1000℃并在该温度下等温匀化退火处理，处理时间为3小时；

高温奥氏体化处理：将上述组分均匀化处理后在 900-950℃温度下进行等温处理，处理时间为20分钟；

高温奥氏体化后冷却处理：将高温奥氏体化处理后的锻坯温度从 860-920℃冷却到 200-270℃，冷却速度为 25-35℃/s；

中温等温处理：将上述后冷却处理后的锻坯在 200-280℃温下进行中温等温处理，等温处理时间为2-60分钟，使该锻坯等温获得由含过饱和碳的单相铁素体构成的板条状贝氏体和细小均匀分布的颗粒状碳化物组成的组织，等温处理后水冷至室温即可。