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一种薄壁内齿圈淬火的方法及其使用的模具

阅读:1025发布:2020-07-26

专利汇可以提供一种薄壁内齿圈淬火的方法及其使用的模具专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种薄壁 内齿圈 渗 碳 淬火用模具及其方法,属于机械制造技术领域。其解决了 现有技术 中的高 精度 薄壁内齿圈在 渗碳 淬火后尺寸精度达不到要求的 缺陷 。其主要包括模具本体,所述模具本体包括底座,底座上安装限位柱,所述模具本体上开设 冷却 水 道。同时包括 热处理 方法,所述热处理方法把产品残余奥氏体含量降低到10%以下,并且在模具限形的条件下进行冷冻处理和低温回火,降低 马 氏体的晶格畸变,减少淬火应 力 ,保证内齿圈脱模后跨棒距的变动量、缩量及形位公差达到技术要求,还可以提高 工件 齿面 的硬度和 耐磨性 。适用的产品原材料如16Cr3NiWMoVNbE、12Cr2Ni4A、20Cr2Ni4A、18CrNiMo7-6、20CrNi3A、18Cr2Ni4WA等低碳中高 合金 渗碳 钢 ,适用的产品主要为需渗碳淬火的高精度异形薄壁内齿圈。,下面是一种薄壁内齿圈淬火的方法及其使用的模具专利的具体信息内容。

1.一种薄壁内齿圈淬火用模具,其特征在于:包括模具本体,所述模具本体包括底座(1),底座(1)上安装限位柱(2),所述模具本体上开设冷却道。
2.根据权利要求1所述的薄壁内齿圈渗碳淬火用模具,其特征在于:所述冷却水道包括环形槽(3),所述环形槽(3)开设在限位柱(2)顶部,所述环形槽(3)底部开设多个水道(4),所述水道(4)穿过模具本体。
3.根据权利要求1所述的薄壁内齿圈渗碳淬火用模具,其特征在于:所述底座(1)上安装至少3个台阶棱(5),所有所述台阶棱(5)的顶面在同一个水平面。
4.根据权利要求3所述的薄壁内齿圈渗碳淬火用模具,其特征在于:所述台阶棱(5)的数量是3个或6个。
5.根据权利要求1所述的薄壁内齿圈渗碳淬火用模具,其特征在于:所述限位柱(2)顶部设置导向(7)。
6.根据权利要求1所述的薄壁内齿圈渗碳淬火用模具,其特征在于:所述模具本体的材质是热作模具
7.一种使用如权利要求1-6中任一项所述的薄壁内齿圈渗碳淬火用模具的薄壁内齿圈渗碳淬火的方法,其特征在于:包括如下步骤:
1)、将内齿圈(6)放入到渗碳炉中进行渗碳,渗碳温度是900℃ 940℃;
~
2)、将渗碳完的内齿圈(6)从渗碳炉中取出,放入缓冷罐,使内齿圈(6)缓慢冷却至300℃以下,冷却速度为2℃ 4℃/分钟,所述缓冷罐中加入惰性气体;
~
3)、将内齿圈(6)进行高温回火,高温回火温度是620℃ 680℃,高温回火后采用空冷或~
冷至室温;
4)、将内齿圈(6)放入淬火炉中进行加热,并在淬火炉中进行保温处理;
5)、将内齿圈(6)从加热炉中移出并立即放入到所述模具本体上,使内齿圈(6)底部与模具本体上的台阶棱(5)接触,并使所述限位柱(2)在内齿圈(6)中,加热后的高温内齿圈(6)的齿顶圆直径(小径)大于限位柱(2)的外径,将模具本体和内齿圈(6)放入淬火介质中进行冷却,冷却后的内齿圈(6)与限位柱(2)相互抱紧;
6)、将相互抱紧的模具本体和内齿圈(6)进行冷冻处理,冷冻温度是-60℃ -80℃;
~
7)、将模具本体和内齿圈(6)进行低温回火,回火温度是160℃ 200℃;
~
8)、低温回火后在热态下,向模具本体上的所述冷却水道中注入冷却水,使模具本体冷却收缩;
9)、将内齿圈(6)从模具本体上取下。
8.根据权利要求7所述的一种薄壁内齿圈渗碳淬火的方法,其特征在于:所述步骤1中内齿圈(6)采用强渗和扩散两段法进行渗碳。
9.根据权利要求7所述的一种薄壁内齿圈渗碳淬火的方法,其特征在于:所述淬火炉是可控气氛的热处理炉。
10.根据权利要求7所述的一种薄壁内齿圈渗碳淬火的方法,其特征在于:自然状态下,所述内齿圈(6)的齿顶圆的直径(小径)小于限位柱(2)的外径0.2mm-0.4mm。

说明书全文

一种薄壁内齿圈淬火的方法及其使用的模具

技术领域

[0001] 本发明属于机械制造技术领域,具体地说,尤其涉及一种薄壁内齿圈渗碳淬火用模具及其方法。

背景技术

[0002] 内齿圈渗碳后限形淬火热处理的运用已经较为广泛,例如运用淬火压床进行压模限形淬火,或者采用芯棒进行限形淬火。低碳中高合金渗碳内齿圈采用芯棒渗碳限形淬火后,残余奥氏体较多,且渗碳淬火应较大,脱模后内齿圈由于残余奥氏体的转变及淬火应力的作用,内齿圈的尺寸精度和形状位置精度仍然会有一定的变化,跨棒距的变动量和缩量还会有进一步变大,达不到高精度内齿圈的技术要求。

发明内容

[0003] 本发明目的是提供一种薄壁内齿圈渗碳淬火用模具及其方法,适用的产品原材料如16Cr3NiWMoVNbE、12Cr2Ni4A、12CrNi3A 、20Cr2Ni4A、18CrNiMo7-6、20CrNi3A、18Cr2Ni4WA等低碳中高合金渗碳钢,适用的产品主要为需渗碳淬火的高精度异形薄壁内齿圈。以克服现有技术中的高精度薄壁内齿圈在渗碳淬火后尺寸精度达不到要求的缺陷
[0004] 本发明是采用以下技术方案实现的:一种薄壁内齿圈渗碳淬火用模具,包括模具本体,所述模具本体包括底座,底座上安装限位柱,所述模具本体上开设冷却道。
[0005] 进一步地,所述冷却水道包括环形槽,所述环形槽开设在限位柱顶部,所述环形槽底部开设多个水道,所述水道穿过模具本体。
[0006] 进一步地,所述底座上安装至少3个台阶棱,所有所述台阶棱的顶面在同一个水平面。
[0007] 进一步地,所述台阶棱的数量是3个或6个。
[0008] 进一步地,所述模具本体的材质是热作模具钢。
[0009] 进一步地,所述限位柱顶部设置导向
[0010] 进一步地,所述模具本体的材质是热作模具钢。
[0011] 一种薄壁内齿圈渗碳淬火的方法,包括如下步骤:1)、将内齿圈放入到渗碳炉中进行渗碳,渗碳温度是900℃ 940℃;
~
2)、将渗碳完的内齿圈从渗碳炉中取出,放入缓冷罐,使内齿圈缓慢冷却至300℃以下,冷却速度为2℃ 4℃/分钟,所述缓冷罐中加入惰性气体;
~
3)、将内齿圈进行高温回火,高温回火温度是620℃ 680℃,高温回火后采用空冷或~
冷至室温;
4)、将内齿圈放入淬火炉中进行加热,并在淬火炉中进行保温处理;
5)、将内齿圈从加热炉中移出并立即放入到所述模具本体上,使内齿圈底部与模具本体上的台阶棱接触,并使所述限位柱在内齿圈中,加热后的高温内齿圈的齿顶圆的小径大于限位柱的外径,将模具本体和内齿圈放入淬火介质中进行冷却,冷却后的内齿圈与限位柱相互抱紧;
6)、将相互抱紧的模具本体和内齿圈进行冷冻处理,冷冻温度是-60℃ -80℃;
~
7)、将模具本体和内齿圈进行低温回火,回火温度是160℃ 200℃;
~
8)、低温回火后在热态下,向模具本体上的所述冷却水道中注入冷却水,使模具本体冷却收缩;
9)、将内齿圈从模具本体上取下。
[0012] 进一步地,所述淬火炉是可控气氛的热处理炉。
[0013] 进一步地,自然状态下,所述内齿圈的齿顶圆的直径(小径)小于限位柱的外径0.2mm-0.4mm。
[0014] 与现有技术相比,本发明的有益效果是:本发明可非常有效的限制内齿圈渗碳淬火后的热变形,通过在自然状态下,使内齿圈的齿顶圆的直径(小径)小于限位柱的外径0.2mm-0.4mm,自然状态是指内齿圈和模具本体在未加热、未冷却和未受外力作用的状态,实际工作中,我们可根据内齿圈材质的热膨胀率合理选择内齿圈的齿顶圆的直径小于限位柱的外径的具体值,内齿圈加热后受热膨胀,使内齿圈的齿顶圆的直径大于限位柱的外径并使内齿圈能套入限位柱中,当内齿圈冷却后,内齿圈由于热胀冷缩与限位柱抱紧,限位柱有效降低了内齿圈渗碳淬火后的热变形,保证内齿圈脱模后跨棒距的变动量、缩量及形位公差达到技术要求;通过在底座上安装台阶棱,所有台阶棱的顶面在同一个水平面,当内齿圈放到台阶棱上时,能更好的保证内齿圈端面的平面度要求,避免之前内齿圈直接放在底座的顶面上,如果直接放在底座的顶面上,当经过渗碳淬火后,由于淬火冷却不均匀,使内齿圈的底面的平面度较差,影响装配精度。
附图说明
[0015] 图1是本发明的立体图;图2是本发明的主视图;
图3是本发明所述内齿圈的立体图;
图4是本发明的装配示意图。
[0016] 图中:1、底座;2、限位柱;3、环形槽;4、水道;5、台阶棱;6、内齿圈;7、导向倒角。

具体实施方式

[0017] 下面结合附图对本发明作进一步说明。
[0018] 实施例1:一种薄壁内齿圈渗碳淬火用模具,其特征在于:包括模具本体,所述模具本体包括底座
1,底座1上安装限位柱2,所述模具本体上开设冷却水道。
[0019] 实施例2:一种薄壁内齿圈渗碳淬火用模具,所述冷却水道包括环形槽3,所述环形槽3开设在限位柱2顶部,所述环形槽3底部开设多个水道4,本实施例水道4数量优选为三十个,所述水道
4穿过模具本体;其它结构如实施例1所示。
[0020] 实施例3:一种薄壁内齿圈渗碳淬火用模具,所述底座1上安装至少3个台阶棱5,所有所述台阶棱
5的顶面在同一个水平面;所述台阶棱5的数量是3个或6个;其它结构如实施例1所示。
[0021] 实施例4:一种薄壁内齿圈渗碳淬火的方法,包括如下步骤:
1)、将内齿圈6放入到渗碳炉中进行渗碳,渗碳温度是900℃ 940℃;
~
2)、将渗碳完的内齿圈6从渗碳炉中取出,放入缓冷罐,使内齿圈6缓慢冷却至300℃以下,冷却速度为2℃ 4℃/分钟,所述缓冷罐中加入惰性气体;
~
3)、将内齿圈6进行高温回火,高温回火温度是620℃ 680℃,高温回火后采用空冷或风~
冷至室温;
4)、将内齿圈6放入淬火炉中进行加热,并在淬火炉中进行保温处理;
5)、将内齿圈6从加热炉中移出并立即放入到所述模具本体上,使内齿圈6底部与模具本体上的台阶棱5接触,并使所述限位柱2在内齿圈6中,加热后的高温内齿圈6的齿顶圆直径(小径)大于限位柱2的外径,将模具本体和内齿圈6放入淬火介质中进行冷却,冷却后的内齿圈6与限位柱2相互抱紧;
6)、将相互抱紧的模具本体和内齿圈6进行冷冻处理,冷冻温度是-60℃ -80℃;
~
7)、将模具本体和内齿圈6进行低温回火,回火温度是160℃ 200℃;
~
8)、低温回火后在热态下,向模具本体上的所述冷却水道中注入冷却水,使模具本体冷却收缩;
9)、将内齿圈6从模具本体上取下。
[0022] 实施例5:一种薄壁内齿圈渗碳淬火的方法,自然状态下,所述内齿圈6的齿顶圆直径(小径)小于限位柱2的外径0.2mm-0.4mm;其它内容如实施例4所示。
[0023] 本发明所述限位柱2上开设穿槽,底座1上开设多个槽口,本实施例槽口的数量优选为六个,所述穿槽和槽口可有效的降低模具本体的重量。
[0024] 所述限位柱2顶部设置导向倒角7,导向倒角7可对内齿圈6进行导向,使内齿圈6更好的套入限位柱2上。
[0025] 所述模具本体的材质是热作模具钢,所述热作模具钢可以很好保证模具本体的热稳定性
[0026] 本发明所述冷却水道可注入冷却水,冷却水可降低模具本体的温度,使模具本体由于热胀冷缩原理产生尺寸减少改变模具本体与内齿圈6的抱紧状态,以使回火后的内齿圈6能从模具本体上取下。
[0027] 本发明所述步骤1中渗碳炉是可控气氛的渗碳炉。
[0028] 本发明所述步骤2中的惰性气体是氮气。
[0029] 本发明所述步骤2中对内齿圈6进行缓慢冷却,以消除内齿圈6渗碳过程中产生的内应力。
[0030] 本发明所述步骤4中所述淬火炉是可控气氛的热处理炉,所述可控气氛的热处理炉是箱式炉或网带炉或辊棒炉或转底炉,以防内齿圈6脱碳化。
[0031] 本发明所述步骤6中内齿圈6进行冷冻处理可大大降低内齿圈6的渗层表面残余奥氏体含量。
[0032] 本发明所述步骤7中内齿圈6进行低温回火降低了内齿圈6的淬火应力,减小了晶格畸变,进一步降低了残余奥氏体含量,使内齿圈6中残余奥氏体含量≤10%。
[0033] 本发明可非常有效的限制内齿圈6渗碳淬火后的热变形,通过在自然状态下,使内齿圈6的齿顶圆直径(小径)小于限位柱2的外径0.2mm-0.4mm,自然状态是指内齿圈6和模具本体在未加热、未冷却和未受外力作用的状态,实际工作中,我们可根据内齿圈6材质的热膨胀率合理选择内齿圈6的的齿顶圆的直径小于限位柱2的外径的具体值,内齿圈6加热后受热膨胀,使内齿圈6的齿顶圆直径(小径)大于限位柱2的外径并使内齿圈6能套入限位柱2,当内齿圈6冷却后,内齿圈6与限位柱2抱紧,限位柱2有效降低了内齿圈6渗碳淬火后的热变形,保证内齿圈脱模后跨棒距的变动量、缩量及形位公差达到技术要求;通过在底座1上安装台阶棱5,所有台阶棱5的顶面在同一个水平面,当内齿圈6放到台阶棱5上时,能更好的保证内齿圈6端面的平面度要求,避免之前内齿圈6直接放在底座1的顶面上,底座1顶面难以保证平面度,如果直接放在底座1的顶面上当经过渗碳淬火后,内齿圈6的底面的平面度较差,影响装配精度;例如,齿形为人字齿的高精度异形薄壁内齿圈6(齿顶圆直径φ492,齿根圆直径φ507,外圆直径φ544),经过本发明所述的热处理工序后,跨棒距变动量≤
0.10mm,端面平面度≤0.08mm,齿圈径向跳动≤0.15mm,使热处理后的内齿圈6跨棒距的变动量、缩量及形状位置精度符合技术要求。
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