大型淬硬内齿圈加工工艺研究.pdf

T e c h n 0 a n d T e s l 工艺与检测 大型淬硬 内齿 圈加 工工艺研究 吕海波 刘 兰兰 武永福 山推工程机械股份有 限公司 山东 济宁 2 7 2 0 7 3 菜芜技师学院 山东 菜芜 2 7 1 1 0 0 摘要 针对大型淬硬 内齿圈J j u r 精度低的问题 提 出了一种 插齿 渗碳 压力淬火 的新加工工艺 经工 艺试验分析表明 新工艺加工出的工件在齿形 齿向 端面平面度等方面均有明显提升 硬度 金相 组织等技术指标也符合使用要求 关键词 内齿圈 淬硬 压力淬火 中图分类号 T H1 6 2 文献标识码 B R e s e a r ch o n t h e ma ch in i n g p r o ce s s o f t h e l a r g e h a r d e n e d a n n u l a r g e a r L V Ha ib o LI U L a n l a n WU Yo n g f u S h a n t u i C o n s t r u ct io n M a ch in e r y C o L t d J in in g 2 7 2 0 7 3 C H N L a iw u T e ch n icia n C o l l e g e L a i w u 2 7 1 1 0 0 C H N Ab s t r a ct I n o r d e r t o s o l v e t h e p r o b l e m o f l o w ma ch in in g a ccu r a cy i n t h e l a r g e h a r d e n e d a n n u l a r g e a r t h e n e w p r o d u ct io n p r o ce s s o f t h e s h a p in g ca r b u r i z in g a n d p r e s s q u e n chi n g is in t r o d uce d Th e r e s u l t s r e v e a l t ha t t h e ma ch in e d wo r k p ie ce h a s b e t t e r p e r f o r ma n ce in t o o t h p r o fi l e t o o t h t r a ce s u r f a ce fl a t n e s s a n d t h e h a r d ne s s a n d me t all o g r a p hi c s t r u ct ur e a l s o me e t t h e de s ig n r e q ui r e me n t s Ke y wo r d s a n n u l a r g e a r h a r d e n e d p r e s s qu e nch in g 大型淬硬 内齿圈是推土机终传动系统 的重要组成 部分 推土机工况复杂 对传动件的承载能力 和抗 冲 击载荷能力有很高的要求 内齿圈由于结构特点 加 工难度大 精度 低 一直是 限制 推土机承载 能力 的瓶 颈 据研究 硬齿面齿轮的精度每提升一级 承载能力 将上升 1 0 噪声降低 3 d B l j 因此 提升内齿圈精 度对于提高传动系统的承载能力有重要意义 1 内齿 圈的加 工难点分析 笔者公 司淬硬 内齿 圈直径在 6 0 0 1 1 0 0 mm之 间 齿部表层硬度为5 2 6 0 H R C 从设备和成本上综 合考 虑 内齿圈采用 插齿 感应 淬火 的方式 加工 以图 1 所示某机型 内齿圈为例 材料为 中碳钢 4 8 C 其加工工艺为 毛坯锻造 热处理正火 粗车 热处理调 质 半精 车 粗插齿 回火 精车 精插齿 感应淬火 精 车 钻攻螺纹 齿圈在感应淬火时会产生很大变形 但 由于淬火后工件硬度太高 常规手段无法进行再加工 因此加工出的内齿圈精度很低 只能达到国标 1 O级左 右 圆度在 0 5 0 8 m m之 间 平面度在 0 5 mm左 右 按此工艺加工的内齿圈经常出现不合格产 品 对 于不合格品往往采用费时费力的线切割工艺修复齿形 或者直接报废 不但导致 内齿圈加工成本直线上升 也留下了质量隐患 等 u10 军 帚 删 图1某机型内齿圈示意图 2 内齿圈加工工艺分析 压力淬火技术是指在淬火时 通过施加外力控制 淬火件变形的技术 笔者公司在引进压力淬火工艺的 基础 上 将 工 件 材 料 由 中碳 钢 4 8 C改 为 低 碳 钢 2 0 C r M n T i 通过 渗碳 压力淬火 的方式使 内齿 圈达 到 内韧外硬 的状态 提高其承载能力 压力淬火技术能够控制内齿圈在淬火时的变形量 但并不是完全消除 表 1 和表2分别为工件在精加工后 渗碳后和压力淬火后端面平面度 齿顶 圆度的对 比 从 表中可以看出工件在精加工之后其平面度和齿顶圆度比 较好 完全符合要求 渗碳后二者急剧变差 有的变形量 甚至超过 1 5 m m 压力淬火后 各数据变好 校形作用明 1 23 工艺与检测 T e ch n o 10 g y a T o s l 显 还可以看出工件在精加工后和压力淬火后数据几乎 成正比 因此为了控制压力淬火的变形量 必须要严格 控制工件精加工精度 建议要求 内齿圈齿形 齿 向 径 跳 齿距累计误差均达到国标 7级精度 齿顶圆圆度在 0 0 2 m i n以内 端面平面度在 0 02 i n t n以内 表 1 工件端面平面度在精加工 渗碳 压力淬火后的检测数据 m m 件号 1 2 3 4 5 精加工后 0 0 o 9 6 0 O 1 3 0 0 1 9 0 0 1 7 O 0 1 6 渗碳后 1 1 2 6 1 2 3 l 1 5 7 2 0 9 6 4 1 4 3 2 压力淬火后 0 1 2 O 0 1 2 2 O 1 8 1 0 0 2 1 0 1 5 8 表 2 工件齿顶 圆度在精J J n I 渗碳 压 力淬火后的检测数据 m m 件号 l 2 3 4 5 精加工后 O 0 1 5 O O 1 3 O 0 l 8 O 0 l 8 0 0 1 4 渗碳后 0 9 4 7 1 1 0 1 O 6 5 1 0 8 7 2 0 6 9 4 压力淬火后 O 1 3 8 0 1 2 7 0 1 9 7 0 1 5 0 O 1 3 2 低碳钢 2 0 C r Mn T i在压力淬火之前 必须要进行渗 碳工序 在 9 0 0 9 5 0 的含碳环境 中 表面形成含碳 量达 0 8 0 9 深 4 5 mm的高碳层 为压力淬 火时做好准备 渗碳的冷却方式主要有油冷和风冷两 种方式 无论何种方式 在冷却时都会 产生严重变形 风冷 的变形量要小于油冷 工 件 的压 力 淬火 需 要在 含 碳环 境 中升 温 至 近 9 0 0 在高温环境 中 通过模具 的涨紧作用 对渗碳 时的变形产生校正 保持一段时间后 便可 以淬火 这 时工件表面渗碳形成的高碳层会形成马氏体或贝氏体 组织 成为硬度高 耐磨的淬硬层 为了充分发挥压力 淬火时的校形作用 在渗碳 和压力淬火 之间不允许添 加修整工序 压力淬火工艺可以控制内齿圈有规律的 缩涨 这与渗碳时的冷却方式 压力淬火涨紧方式有很 大关系 可以通过在机械加工时预留变形量的方法 确 保压力淬火后工件符合要求 例如 以试验工件为例 采用渗碳后风冷 压力淬火时分体楔块式涨紧的方法 工件齿顶 圆会 缩小 0 8 1 mm M 值 会 缩小 0 2 0 2 2 m m 因此在冷加工该工件 时 要 预 留出变形量 这样压力淬火后 的工件便符合要求 综之 改进后 工艺为 毛坯锻造 热处 理正火 粗 车 热处理调质 半精车 插齿 精车齿顶圆 渗碳 压力 淬火 钻攻螺纹 3 效果验证 按照新工艺组织工艺试验 对试验工件做剖切试 1 24 验 选取齿根 齿顶各一块 表 3是理化检测结果 图 2是在 5 0 0倍显微镜下金相组织图 从中可 以看 出新 工艺加工出的工件马氏体等级 硬化层深度 残余奥氏 体含量完全符合要求 表 3 试验 工件 2 0 C r Mn T i 剖切后理化检测结果 检测项 目 金相组织 硬化层 残奥 名称 GB T 9 2 1 1 Q C T 2 6 2 G B T 9 2 1 l 一 晶粒度 2 o o 8 1 9 9 9 2 0 0 8 马氏体 2级 齿根试块 齿沟 2 0 1 O 9级 碳化物 1 级 马 氏体 2级 齿顶 2 6 齿顶试块 l 0 9级 碳化物 1级 齿面 2 4 a b 图2 试验工件 a J b J 金相组织图 表 4 齿轮检测数据 单位 左齿面 右齿面 齿号 5 0 3 9 2 0 1 1 2 0 3 9 5 0 31 3 3 2 5 2 8 9 3 1 1 3 1 4 28 2 5 8 2 9 7 F 3 3 6 1 3 O 6 1 4 7 2 6 9 2 6 8 1 7 3 2 8 9 2 9 F p 2 6 2 9 6 F r 5 4 1 用齿轮检测仪对试 验工件进行检测 选取加工齿 轮的 1 2 0 3 9 5 0号齿 的左 右齿面作为对象评判整件 齿轮 表 4所示是其检测结果 齿形误差 F a 齿 向误 差 齿距累积误差 F 径跳公差 n 等参数均满足国 标 8 级精度要求 使用新工艺方法组织 8件 的批次生产 图 3为齿 形 齿 向检测结果 可以看出采用新工艺加工的内齿圈 完全满足齿形公差 3 6 m 齿 向公差 3 2 m 的国标 8 级精度要 求 经 三 坐标 检测 工 件 圆度 均在 0 1 0 2 m m之间 平面度在 0 2 m m以内 aU等 一 l0 T e ch n 0 Io g y a n d T e st Z艺与检测 一 种高强度炮钢药室的加工 金铁辉 上海重型机床厂有限公司 上海 2 0 0 2 4 5 摘 要 在数控卧式车床的基础上 通过设计合理的定位夹持驱动装置 托架 校正装置 测量装置及工艺过 程 选择合理的刀具及切削用量 保证了炮钢药室孔加工的粗糙度及同轴度要求 关键词 药室 环形中心架 抗振镗杆 内孔定位 校正装置 中图分类号 T H1 6 文献标识码 B Pr o ce s s i n g o f t h e p o wd e r c h a mb e r o f a h i g h s t r e n g t h g u n s t e e l J I N T i e h u i S h a n g h a i He a v y D u t y Ma ch in e T o o l Wo r k s C o L t d S h a n g h a i 2 0 0 2 4 5 C H N Ab s t r a ct O n t h e b a s is o f C NC h o r iz o n t a l l a t h e t h r o u g h r a t io n a l d e s ig n o f p o s it io n in g cl a mp d r i v e s s t e a d y r e s t co l l e ct io n d e v ice s me a s u r i ng de v ice s a n d p r o ce s s e s ch o o s e t he r ig h t t o o l a n d cu t t in g p a r a me t e r s t o e n s u r e t h e r o u g h n e s s a n d co n ce n t r icit y r e q u ir e me n t s o f t h e p o wd e r ch a mb e r Ke y wor ds p o wd e r cha mbe r a n n u l a r s t e a d y r e s t a n t i v i b r a t io n b o r in g b a r h o l e p o s it io n i ng co r r e ct io n d e v ice 1 高强度炮钢药 室概 述 本文论述 的高强度炮钢材料 为 P C r N i3 Mo VA 这 种材料是在低合金强度钢和合金结构钢的基础上发 展起来 的钢 种 该 钢 种 具有 很 高 的强 度 足够 的韧 性 较高的调质 硬度 能 承受很 高 的应 力 并 且在 切 削时具 有 艮 粘 切 削 硬 化 等 特 点 其 力 学 性 能 见 表 1 表 1 炮钢材料 j 学性能 P C rN i 3 M o V A 1 1 9 0 1 1 2 0 5 7 1 5 5 4 1 3 二 药室孔结构如图 1 所示 2 基本m T方式及难点分析 药室孔 的加工一般在 内膛加工好后进行 先粗镗 E三三 2 5 2 oI 一 一 一 坌 墨 一一 一 等等 U 10 题 经研究分析 采用低碳钢 2 0 C r Mn T i 制定了 渗碳