[发明专利]一种减小工业机器人用螺旋伞齿轮变形的热处理工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种热处理工艺，更具体地说，涉及一种减小工业机器人用螺旋伞齿轮变形的热处理工艺，该螺旋伞齿轮主要用于机器人手腕减速器。

背景技术

图1为一种工业机器人用螺旋伞齿轮的结构示意图，该螺旋伞齿轮主要应用于工业机器人手腕减速器。工业机器人手腕减速器是连接手部和手臂的部分，主要作用是改变手部的空间方向和将作业载荷传递到手臂，而图1所示的螺旋伞齿轮是机器人手腕减速器系统中的重要部件，工作条件复杂，要求其具有优良的耐磨性、较高的抗接触疲劳和抗弯曲疲劳性能，这些性能都需要通过热处理来实现。目前，对于此类螺旋伞齿轮的热处理，常规工艺是采用密封箱式多用炉渗碳淬火，采用常规工艺处理后的螺旋伞齿轮存在热处理变形大、成品率低等缺陷，常规热处理后成品率仅55％左右。

经检索，中国专利申请号201310323961.1，申请公布日为2013年12月25日，发明创造名称为：一种伞齿轮热处理工艺，该申请案涉及一种伞齿轮热处理工艺，依次按照等温正火、渗碳和淬火步骤进行。通过将普通正火改为等温正火，将渗碳过程改为两次重结晶可以将伞齿轮的热处理过程大大简化，同时也可以降低加工成本。该申请案利用等温正火具有更加均匀的组织和性能，在一定程度上减小了淬火畸变；但是，该申请案仅是在热处理流程上将普通正火预热改为等温正火，简化了操作流程，却无法保证一次热处理后产品的性能一致，仍然存在产品热处理后变形量大、成品率低的问题。

发明内容

1.发明要解决的技术问题

本发明的目的在于克服现有工业机器人手腕减速器用螺旋伞齿轮热处理工艺存在的上述不足，提供一种减小工业机器人用螺旋伞齿轮变形的热处理工艺，采用本发明的技术方案，通过改进正火工艺、装炉方式、渗碳淬火工艺和控制渗碳碳势等技术措施，使螺旋伞齿轮的热处理畸变得到有效控制，减小了螺旋伞齿轮热处理后的变形量，热处理一次合格率可达100％。

2.技术方案

为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：

本发明的一种减小工业机器人用螺旋伞齿轮变形的热处理工艺，包括以下步骤：

(1)零件制备：对牌号为SCM420的合金钢坯料进行高温正火处理，使坯料表面硬度达到170～190HBW，获得均匀的铁素体和珠光体组织；然后将坯料机加工成螺旋伞齿轮零件；

(2)装料筐：将步骤(1)中制备好的螺旋伞齿轮零件平放于料筐中；

(3)前清洗：对装入料筐内的螺旋伞齿轮零件进行清洗，清除螺旋伞齿轮零件表面残留的污物；

(4)渗碳淬火：对前清洗后的螺旋伞齿轮零件进行渗碳淬火处理，具体包括以下分步骤：

(4-1)保护气氛渗碳：在保护气氛环境中采用阶梯升温保温加热方式，740±5℃均温20±1min，碳势控制在0.50±0.025％；850±5℃均温20±1min，碳势控制在0.65±0.025％；915±5℃强渗180±1min，碳势控制在1.0±0.025％；880±5℃扩散90±1min，碳势控制在0.90±0.025％；830±5℃淬火均温30±1min，碳势控制在0.65±0.025％；

(4-2)淬火冷却：在110±5℃淬火油中进行冷却；

(5)后清洗：对渗碳淬火后的螺旋伞齿轮零件进行清洗，清除螺旋伞齿轮零件表面残留的油迹；

(6)回火：对后清洗后的螺旋伞齿轮零件进行回火处理，回火温度为160±5℃，时间为150±10min，回火出炉后在空气中冷却。

更进一步地，步骤(1)中的SCM420合金钢坯料的化学成分为：C：0.18～0.23；Mn：0.60～0.90；Si：0.15～0.35；S：≤0.030；P：≤0.030；Cr：0.9～1.2；Mo：0.15～0.25；Ni:≤0.25。

更进一步地，步骤(2)中的料筐采用网格状料筐，将螺旋伞齿轮零件逐一平放在料筐网片上，且零件与零件之间的间隙为5～10mm；多组料筐层叠在一起，且上层料筐与下层料筐之间的层距为50～60mm。

更进一步地，步骤(3)和步骤(5)中均采用真空碳氢溶剂对螺旋伞齿轮零件进行清洗。

更进一步地，步骤(4-1)中采用箱式可控气氛炉对螺旋伞齿轮零件进行保护气氛渗碳处理，并采用甲醇气体作为保护气；步骤(6)中采用箱式保护气氛回火炉对螺旋伞齿轮零件进行回火处理。