一種盤類滲碳淬火齒輪的變形矯正專用工裝的制作方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及一種熱處理變形矯正專用工裝，屬于金屬熱處理技術領域。
【背景技術】
[0002] 實踐表明，盤類齒輪的滲碳淬火后產生橢圓度、錐度、端面跳動的變形可能性均存 在，如不加控制，很容易超出工藝許可范圍，造成在后續精密加工沒有加工余量，導致產生 廢品。
[0003] 現有的熱處理變形控制對盤類滲碳淬火齒輪尚無良策，往往不得不加大滲碳淬火 前的加工余量，結果不僅后續加工量大，而且必然導致保留的滲碳層薄，成品的硬度和強度 下降。對于齒輪而言，其齒部還會由于齒根不進行磨削加工，出現齒根磨削突臺，嚴重時也 會造成報廢。
[0004] 檢索發現，申請號為201310727660.5的中國實用新型專利申請公開了一種減小齒 輪變形的淬火方法，該方法在淬火工藝中，選用冷卻較緩和的淬火介質，并對淬火介質的上 部預加熱處理，使淬火介質的上部溫度較淬火介質的下部溫度高，形成一個溫度梯度。由于 與全齒面接觸的油溫低，因此在齒輪全部進入油池的過程中減小了齒輪變形量，而局部齒 面的油溫高，則保證了零件淬火硬度。然而理論和試驗表明，上述技術方案一方面由于淬火 介質本身存在熱傳導，因此只能建立梯度較小的漸變溫度場，難以滿足補償較大變形量的 需求，尤其當采用的介質為淬火油時，為避免超過其閃點，升溫受到限制，因此無法建立實 際所需的溫度場。
[0005] 另一方面，齒輪的淬火溫度通常在840°C左右，在淬火介質中設法建立的有限溫度 梯度相對于齒輪自身的熱容量而言，補償作用微乎其微，因此實際難以達到抑制變形的目 的。 【實用新型內容】
[0006] 本實用新型的目的在于：針對上述現有技術存在的問題，提出一種可以對熱處理 后公法線尺寸小于成品公法線尺寸的盤類滲碳淬火齒輪變形矯正的方法，從而顯著降低廢 品率，為后續精加工創造良好條件。
[0007] 為了達到以上目的，本實用新型的盤類滲碳淬火齒輪的變形矯正方法，所述齒輪 為兩端面分別具有減重環槽且具有軸孔的圓柱齒輪，矯正步驟為：
[0008] 第一步、測量選擇一一測量滲碳淬火后齒輪上、下兩端的公法線，找出公法線尺寸 小于成品公法線的變形超差件作為需矯正齒輪；
[0009] 第二步、預除應力--將需矯正齒輪加熱到650°C±5°C，保溫3小時以上，消除熱 處理應力；
[0010]第三步、準備工裝一一將直徑大于需矯正齒輪外徑的托盤套置于具有垂向中央吊 桿的格柵狀底盤上，所述托盤具有中央穿孔且對應所述減重環槽的周向位置具有均布的一 組通孔;所述中央穿孔的直徑大于所述吊桿的直徑且小于需矯正齒輪的軸孔；
[0011] 第四步、安置工件一一將預除應力后的需矯正齒輪以公法線小端朝上的方向擺放 在所述托盤上;所述吊桿穿過托盤的中央穿孔和需矯正齒輪的軸孔；
[0012] 第五步、再次淬火--將需矯正齒輪連同工裝加熱到835°〇±5°(3，保溫3±0.5小 時，同時以〇.85±0.05%碳勢氣氛保護；之后在含水量為1.1±0.05%、溫度為150±5°(3的 硝鹽液快速冷卻淬火；
[0013] 第六步、回火處理一一將再次淬火后的需矯正齒輪連同工裝加熱到220±10°C，保 溫10 ±0.5小時。
[0014] 本實用新型在需矯正齒輪公法線大端朝下與高度高于齒輪的托盤直接接觸，可以 減慢齒輪該部位的冷卻速度，使其熱處理的膨漲量較小，避免由于二次淬火造成后續磨削 量過大，導致其滲碳層偏淺以及齒輪根部臺階現象；同時齒輪上端冷卻速度較快，更大較大 的熱處理膨漲量，從而補償第一次滲碳淬火后公法線尺寸較小的缺陷；同時由于使用了比 正常含水量高的硝鹽淬火，因此可以提升冷卻速度，使齒輪發生更劇烈的金相組織轉變，確 保淬火產生所需的熱處理膨漲量。更具體而言，待矯正齒輪公法線小端朝上，沒有任何覆 蓋，可以使該端以最快的速度冷卻，保證公法線小端再次淬火后漲大;而托盤的外徑大于待 矯正齒輪外徑、而其穿孔小于待矯正齒輪軸孔直徑，不僅可以使待矯正齒輪的下端全面接 觸，減小翹曲的產生，還使齒輪下端(公法線大端)冷卻速度明顯降低，抑制公法線小端再次 淬火后漲大;從而達到矯正的目的。托盤均布的通孔保證淬火液能夠到達待矯正齒輪下端 面進入減重環槽，從而使下端面溫度均勻。
[0015] 本實用新型進一步的完善是，所述第五步中的硝鹽液由體積份1:1的KN〇3和NaN〇2 加水配成。這樣的配比可以保證淬火液的成分穩定，一方面使齒輪充分淬透，另一方面避免 殘余奧氏體的增加而導致齒輪尺寸收縮，有效減小淬火時產生的應力，抑制變形，以利于之 后的磨齒加工。
[0016] 本實用新型更進一步的完善是，所述第五步中將需矯正齒輪連同工裝吊入滲碳淬 火爐，在加熱到835°C ± 5°C之前，先經640°C ± 5°C保溫4 ± 0.5小時，并至少開啟氮氣、甲醇， 控制氮氣4.4 ± 0.5m3/h、甲醇4 ± 0.5m3/h，使滲碳淬火爐的碳勢為0.85 ± 0.05 %含碳量。
[0017] 本實用新型還進一步的完善是，所述第五步中在硝鹽液快速冷卻淬火時保持25-35分鐘，再從硝鹽槽中吊出后轉移到空氣中進一步冷卻。
[0018] 本實用新型又進一步的完善是，所述第四步中，用薄金屬片塞緊所述底盤與托盤 之間以及所述托盤與待矯正齒輪之間的縫隙。
[0019] 本實用新型盤類滲碳淬火齒輪變形矯正專用工裝包括具有垂向中央吊桿的格柵 狀底盤和置于底盤上的托盤;所述吊桿的底部具有經過渡錐的擴徑段;所述底盤的盤體底 部中央具有與所述吊桿過渡錐和擴徑段相配的定位孔，所述盤體由若干徑向彎曲延伸的徑 向格柵以及若干周向格柵構成格柵狀。
[0020] 進一步，所述底盤外圈中的徑向格柵間隔隔斷并延伸進入內圈的周向格柵，形成 位于內圈的穿越區域。
[0021] 進一步，所述底盤最外圈的周向隔柵具有對應穿越區域的周向斷隙。
[0022] 進一步，所述托盤的中央穿孔的直徑大于吊桿的直徑且小于需矯正齒輪的軸孔直 徑，所述托盤的外圓直徑大于需矯正齒輪的外徑，所述托盤的高度大于需要矯正變形齒輪 的高度。
[0023] 進一步，所述托盤中央穿孔的直徑等于減重環槽的寬度。
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