[发明专利]一种车用轻型齿轮及其制造工艺

说明书

本发明公开一种车用轻型齿轮制造工艺，包括如下步骤：S1、对齿轮原料进行粗加工得到具有中心大孔的齿轮毛坯；S2、对所述齿轮毛坯进行热处理；S3、对所述齿轮毛坯进行半精加工得到具有齿部的齿轮半成品；S4、对所述齿轮半成品进行等离子体表面淬火碳氮共渗处理和渗硫处理；S5、对所述齿轮半成品进行二次精加工得到齿轮成品。本发明通过齿部表面淬火碳氮共渗和渗硫处理，降低淬火时间和能耗，降低表面摩擦系数，提高表面耐磨性。

技术领域

本发明属于汽车配件技术领域，具体涉及一种车用轻型齿轮及其制造工艺。

背景技术

齿轮是汽车中一种十分重要、使用量大的零件，主要用于传递动力、调节速度或方向。一般受力情况为齿部承受较大的交变弯曲应力，齿面相互滚动、滑动、并承受接触压应力。因此，要求齿轮材料具有高的弯曲疲劳强度和接触疲劳强度，齿面有高的硬度和耐磨性，齿轮心部具有一定的强度和韧性，而且还要求变形小、精度高，从而噪声低。除此之外，汽车产品要求生产效率高，能耗低，产品成本低。

汽车齿轮按其承载大小、结构等不同，大致可以分为轻型载荷齿轮、中载齿轮、重载齿轮。目前，国内车用轻型齿轮大多采用低合金渗碳钢（如20Mn2、20Cr、20MnV、20CrV等）生产。传统制造工艺依序包括有下料、锻造毛坯、软化退火、调质、机加工内孔、拉花键槽、精车外端面、插（滚）齿、齿部表面淬火+渗碳、珩磨、钳工工序（去毛刺、清洗、涂油）等步骤，其中毛坯锻造能耗较高，软化退火需要时间较长，调质过程中，零件变形较大，由于调质热处理过程中的脱碳倾向难以克服，需要预留的机加工余量大，因此，材料消耗大。此外，由于低碳钢感应加热或火焰加热等传统表面淬火后强化效果不显著。因此，需对传统的轻型齿轮制造方法研究优化，以解决制造过程中的缺陷，提高制造效率，并进一步提高轻型齿轮的疲劳寿命，降低生产成本。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种车用轻型齿轮及其制造工艺，通过齿部表面淬火碳氮共渗和渗硫处理，降低淬火时间和能耗，降低表面摩擦系数，提高表面耐磨性；在此基础上，还进一步正火和高温回火处理，细化金属晶粒，提高材料硬度，减少热处理变形；更进一步地，通过两道机加工工艺，降低了齿轮的成型时间和能耗。

为解决现有技术问题，本发明公开了一种车用轻型齿轮制造工艺，

包括如下步骤：

S1、对齿轮原料进行粗加工得到具有中心大孔的齿轮毛坯；

S2、对所述齿轮毛坯进行热处理；

S3、对所述齿轮毛坯进行半精加工得到具有齿部的齿轮半成品；

S4、对所述齿轮半成品进行等离子体表面淬火碳氮共渗处理和渗硫处理；

S5、对所述齿轮半成品进行二次精加工得到齿轮成品。

进一步地，

步骤S4还包括如下子步骤：

S41、将所述齿轮半成品的齿部表面加热到450～650℃，保温1～2h，该过程中利用氮气作为保护气，氮气中添加有甲烷以完成碳氮共渗处理；

S42、将所述齿轮半成品降温到170～190℃、保温2～4h完成渗硫处理，得到渗硫层。

进一步地，

步骤S4还包括如下子步骤：

S41、将所述齿轮半成品的齿部表面加热到170～190℃、保温2～4h完成渗硫处理，得到渗硫层；

S42、将所述齿轮半成品的齿部继续加热到450～650℃，保温1～2h，该过程中利用氮气作为保护气，氮气中添加有甲烷以完成碳氮共渗处理。

进一步地，