高精度数控机床齿轮锻坯一退火热处理工艺流程

日期:2018-11-09 / 浏览: 次 / 来源:郑州高氏

高精度数控机床齿轮锻坯一退火热处理工艺流程

某高精度数控机床齿轮,所使用材料为40CrNi钢。

(2)热处理技术条件 经热处理后高精度齿轮应达5级精度要求,齿轮硬度47一49HRC,其内子L变形量<0.06mm,内子L圆度误差应≤0.015mm,键槽宽变化应≤0.015mm。

(3)加工工艺流程 锻坯一退火一粗机械加工一正火十高温回火一半粗机械加工一去应力退火一精机械加工一真空淬火一低温回火一成品。

(4)热加工及热处理工艺规范

①退火 加热温度800~900℃、保温时间2h,随炉缓慢冷却。

②正火十高温回火 正火的加热温度860℃左右、保温时间为1.5h,然后出炉空冷;高温回火的温度为650℃左右、保温时间2h,然后缓慢冷却。

③去应力退火 加热温度200℃、保温时间为24h。

④真空淬火 在真空度133Pa下加热,加热至650℃适度保温后再升温至790℃保温后,淬油冷却(回充氮气,在低真空66.6Pa下油冷)。

⑤低温回火 加热温度160~180℃,保温3~4h后出炉空冷。经上述工艺处理后,40CrNi钢制高精度齿轮能满足其技术条件要求。

(5)高精度数控机床齿轮热处理工艺解析

①退火 其目的是消除应力,均匀组织,改善工件的切削加工工艺性能。

②正火十高温回火 其作用有两个:一是均匀组织、细化晶粒、改善组织,改善工件的切削加工性能;二是去除钢中的氢,防止白点和氢脆的产生。该工艺是将细化品粒的工艺和锻件的去氢合在一起,统筹考虑。

③去应力退火 旨在进一步减少或消除切削加工所形成的残余内应力。

④真空淬火 其目的在于可实现工件的光洁淬火,工件变形小,所获得的工件尺寸精度高、力学性能较好。

⑤低温回火 更进一步减少真空淬火工艺导致的残余内应力,进而减少工件的变形,保证工件的尺寸稳定、高精度要求。

高精度数控机床齿轮热处理工艺技术实施要点

①锻造工艺应严格控制 对坯料应进行反复镦拔成形,使带状组织≤3级,保证组织致密。

②正火十高温回火 对于高精度机床齿轮是必要的,绝不能省略。在进行高温回火操作时一定注意加热温度,选取高温回火的上限温度,回火后的冷却则应注意缓冷,以达消除加工应力、稳定工件尺寸以及钢件去氢、防止白点和氢脆的目的。 

③注意事项 这里的特定去应力退火,其加热温度仅200℃,但退火保温时间却长达24h, 目的在于在较低的温度下工件所产生的热应力更小,由于温度低又要达到减少残余内应力的目的,势必需延长保温时间。

④回真空热处理新工艺的应用 在环境压力低于正常大气压以下的减压空间中进行加热、保温的热处理工艺,称为真空热处理。在真空热处理中的作用可概括为四点:一是可防止金属氧化,工件只要在lO(-1)Pa的真空度下,金属的氧化速度就极慢,在真空度<1.33×10(-2)Pa的真空度下加热金属,虽然都高于金属氧化物的分解压力,但亦可得到无氧化的光亮表面,二是对表面的净化作用,金属表面在真空热处理时,若炉内氧的分压<氧化物的分解压,金属表面氧化物分解生成的氧气可被真空泵排出炉外,金属表面的油污也将被加热分解为氢气、水蒸气和二氧化碳等从而被真空泵排出炉外,起到脱脂净化作用,三是具有脱气作用,在真空热处理过程中,由于金属零件内外具有压差,溶解在金属中的气体会向金属表面扩散而脱附,温度越高,脱气效果就越好,四是加热速度缓慢,工件在空热处理过程中主要依靠辐射方式传热,其加热速度比盐浴炉和炉气中加热慢,故加热时间需适当延长,降低了生产率,但工件截面温差小、工件变形比其他加热方式小。

现在几乎所有热处理工艺均可进行真空热处理。真空淬火现已广泛应用于各种钢材和钛、镍、钴基合金等金属材料,真空淬火后钢件硬度高且均匀,表面光洁,无氧化脱碳,变形小。真空加热时的脱气作用还可提高钢件的强度、耐磨性、抗咬合性和疲劳强度等,使钢件使用寿命提高。因此,在条件允许的情况下应优先选取该工艺。与盐浴加热淬火相比较,真空淬火具有下列特点。

①工件经真空淬火后,工件淬火变形较小,为精密机件的淬火提供了方便。

②真空加热,防止了工件表面的氧化和脱碳,经淬火后可获得光亮的表面。

③真空淬火可有效地提高工件的使用寿命。例如与盐浴加热淬火相比较,真空淬火可使模具寿命提高30%-40%,经济效益显著。

④真空加热淬火无污染,绿色环保。