[发明专利]一种能使大模数齿轮淬火后自发黑的专用淬火油及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于热处理技术领域，更具体地说，涉及一种能使大模数齿轮淬火后自发黑的专用淬火油及其制备方法。

背景技术

齿轮是一种轮缘上有齿能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。齿轮及其齿轮产品是机械装备的重要基础件，绝大部分机械成套设备的主要传动部件都是齿轮传动。中国齿轮行业快速发展，行业规模不断扩大。在“十一五”期间，根据国家统计局公布的数据，2005～2010年中国齿轮行业的工业总产值逐年增加，且同比增幅均在18.00％以上，2009年实现工业总产值781.85亿元，2010年实现工业总产值946.35亿万元。齿轮行业已成为中国机械基础件中规模最大的行业。但是目前国内主要生产中低档的齿轮模具，而高端的齿轮模具多依靠进口。国内专门做齿轮模具的工厂不多，大都由齿轮厂自己做齿轮模具，齿轮厂往往设一个工段或一个车间来承担这项工作，这就致使国内的齿轮模具产业发展难上加难。

模数是指相邻两轮齿同侧齿廓间的齿距p与圆周率π的比值(m＝p/π)，以毫米为单位。模数是模数制轮齿的一个最基本参数，直齿、斜齿和圆锥齿齿轮的模数皆可参考标准模数系列表(GB/T 1357-1987)。对于大模数硬齿面齿轮一般采用磨齿机、大型的5轴联动的数控机床进行铣削、大型数控镗床或数控铣床采用硬质合金三面刃铣刀模拟范成法加工来实现。对于大模数硬齿面齿轮，现有的大型5轴联动在加工技术上还不成熟，而现有的磨齿机只能加工模数为40毫米以内的齿轮，而对于模数超过45且精度要求较高的大模数齿轮，由于其齿轮的齿槽深度已经超过了现有的成形磨齿机的砂轮磨削行程，所以现有的磨齿机无法加工模数大于45毫米的大模数齿轮。大模数齿轮由于具有尺寸较大、齿数较多的特点，一些企业受生产条件的制约，淬火工艺不成熟，容易造成变形量大、零件加工精度低等缺陷。这一直是困扰齿轮企业的一大难题，因此很多企业纷纷投入到研究大模数齿轮的淬火工艺，关于这方面的研究报道也很多，例如，中国专利申请号为201120236972.2，授权公告日为2012年2月15日的专利申请文件公开了一种超长齿大模数螺旋齿轮单齿中频加热淬火感应器，包括有效导体端及连接端，所述有效导体端内侧呈凹弧形，其内设有扁形紫铜管，所述扁形紫铜管沿齿面设置在靠近齿沟底处；扁形紫铜管上设置开有槽口的圆弧形紫铜板，所述圆弧形紫铜板连接在有效圈上，焊接端包括一体成型的方形紫铜管。该装置可伸入齿根部进行淬火加热，淬火硬化层深，淬火后硬度均匀，延长了齿轮的使用寿命。又如，专利申请号为201310751373.8，申请公布日为2014年4月9日的专利申请文件公开了一种大直径小模数齿轮淬火工艺，通过感应加热器在齿轮表面来回移动反复对齿轮表面进行高温加热处理达到淬火效果，使齿轮有较高的齿面硬度，而且齿部及齿根均有足够的硬化层，减少齿轮出现裂纹的几率，提高齿轮的整体质量。总体看来，目前的研究均集中在淬火装置及淬火工艺的层面上，鲜有关于大模数齿轮的淬火油的报道，实际上淬火油对淬火效果的影响至关重要，这个领域目前还存在研究的空白，而且现有技术中的淬火与发黑处理都是分开进行的，也没有相关研究指出可以将淬火液与发黑液简单混合后同时用于对金属的淬火与表面处理工艺，能达到淬火自发黑的功效。即使有文献指出B-908发黑夜可作碳素钢的淬火冷却介质，同时又可作为发黑剂完成淬火-发黑复合工艺(牛宝林，葛景岩，B-908多用途钢铁常温发黑剂的研究，新技术新工艺，1998,03,40-42)，但是这也只是作者的一种推测，而且是利用回火余热进行发黑工艺，并非真正意义上的淬火后自发黑工艺，自1998年这篇文献报道以来，一直没有关于淬火后自发黑工艺的进一步研究报道，这说明这方面的技术还有欠缺，很可能在研究上遇到了瓶颈，同时也说明在这方面还有很大的研究提升空间。

发明内容

1.要解决的问题

针对现有的大模数齿轮淬火工艺存在变形量大、在淬火工艺中不能完成自发黑以及齿槽表面成膜不均匀等问题，本发明提供一种能使大模数齿轮淬火后自发黑的专用淬火油及其制备方法，本发明的淬火油是专门针对模数大于10毫米的大模数齿轮研发的，既能有效的控制变形，获得理想的淬硬层深度、心部硬度及金相组织，实现工件需要的机械强度及韧性，又能够实现表面自动发黑的效果，节约资源，减少工序，提高效率。

2.技术方案

为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：