專利名稱：一種大模數齒圈單齒背冷感應淬火工藝的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于中頻感應淬火熱處理技術領域，主要涉及的是一種大模數齒圈單齒背 冷感應淬火工藝。
背景技術：
目前，熱處理行業(yè)對大模數(M8 M18)齒輪(或齒圈)的感應淬火均采用單齒掃 描加熱，然后對加熱面直接進行冷卻的淬火方法。如圖1-2所示機床送電后，感應加熱器 3開始對工件進行感應加熱，隨著感應器的移動，直冷噴水器4開始對加熱的工件1進行噴 液冷卻，同時，開啟背冷噴水器3進行冷卻，主要是為了防止已淬火的齒面因溫度過高而發(fā) 生退火現象，直到一個齒淬火結束為止。由于采取這種對加熱面進行直接冷卻的方法淬火 時，被加熱零件在淬火冷卻的過程中，淬火質量對直冷噴水器噴液的角度、掃描加熱的速度 以及冷卻介質的濃度等參數非常敏感，這些因素給淬火工藝的制定以及操作工的操作帶來 非常大的難度，增加了零件的淬裂傾向。在實際生產中，常常因為直冷噴水器噴液的角度、 掃描加熱的速度以及冷卻介質濃度等參數調整不當致使部分齒面或齒根產生淬火裂紋，最 終導致整個零件報廢。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提出一種大模數齒圈單齒背冷感應淬火工藝。解決了常規(guī)直冷淬 火工藝淬裂敏感性大的技術難題，有效地防止了淬火裂紋的產生。本發(fā)明實現上述目的采取的技術方案是大模數齒圈單齒背冷感應淬火工藝步驟 包括，①、將淬火介質濃度調整到4% 6% ；②、按工藝要求將淬火參數輸入控制程序中； ③、調整感應加熱器的位置將感應加熱器(2)進入工件(1)齒內，使其下端與工件齒部的 下端面對齊，并調整與齒根的耦合間隙約為Imm 2mm，與兩齒面的間隙一致，開啟背冷噴 水器(3)對加熱的工件進行噴液冷卻；④、機床送電，感應加熱器開始對工件進行感應加 熱，淬火溫度為940 960°C，感應加熱器預熱6 8秒后，以180mm/min速度沿工件齒寬 方向移動，當感應器移動到齒的另一端時，停止加熱，同時停止感應器移動，繼續(xù)冷卻20 22秒后，關閉背冷噴水器，該齒的淬火過程結束；⑤、按設定的程序工件沿圓周方向旋轉一 個齒的位置，感應加熱器自動對下一個齒進行加熱淬火，按此程序，直至齒圈上的所有齒完 成加熱淬火。本發(fā)明由于改變了感應淬火冷卻方式，即將常規(guī)的“齒面加熱后直接噴液冷卻”改 為“齒面加熱后在齒的背面進行噴液冷卻”，通過采用背冷淬火方式，降低了齒面淬火時的 冷卻速度，因此，有效地防止了淬火裂紋的產生。由于背面進行噴液冷卻的冷卻速度比直接 噴液冷卻慢，如果按照常規(guī)的淬火工藝參數進行淬火，淬火質量難以達到技術要求，因此， 發(fā)明人在經過大量的淬火工藝試驗的基礎上，最終確定了適合背冷淬火方式的理想工藝參 數(加熱溫度、介質濃度和感應器移動速度等)，使零件淬火后的質量達到了盾構軸承非常 高的技術要求，解決了常規(guī)直冷淬火工藝淬裂敏感性大的技術難題。有效地避免了淬火裂紋的產生，同時，使感應淬火的其他工藝參數也有了很大的可調整空間，如加熱溫度可以提 高、介質濃度可以降低等，給工藝人員和操作人員帶來了很大操作范圍。本發(fā)明通過對模數M18的齒圈分別采用常規(guī)的“單齒加熱直冷淬火的方法”和通 過試驗得到的理想“單齒加熱背冷淬火的方法”進行了中頻感應淬火對比試驗，其工藝參數 見表1，淬火后硬化層深度檢測結果見表2，淬硬層形狀分布見圖5和圖6。表1對比試驗工藝參數 表2齒淬火后硬化層深度、表面硬度測量值 從表2中的檢驗結果可以看出，直冷(A6-2)和背冷(BL-2)兩種冷卻方法淬火 后的硬化層深度、表面硬度均超過了設計要求(設計要求硬化層深度2. 5mm、表面硬度 ^ 53HRC)。由于背冷的冷卻速度比直冷慢，因此，淬火質量(主要是淬火裂紋)對加熱溫度、 介質濃度和感應器移動速度等參數的敏感性小，可調節(jié)的范圍寬，因此，背冷淬火與直冷淬 火方式相比，可有效地防止淬火裂紋的產生。


圖1為本發(fā)明現有單齒淬火直冷感應器工作示意圖。圖2為圖1側視圖。
圖3為本發(fā)明單齒淬火背冷感應器工作示意圖。圖4為圖3側視圖。圖5為本發(fā)明A6_2#工藝硬化層分布。圖6為本發(fā)明BL_2#工藝硬化層分布。圖中1、工件，2、感應加熱器，3、背冷噴水器，4、直冷噴水器。
具體實施例方式結合附圖，給出本發(fā)明的實施例，但本發(fā)明不局限以下實施例。如圖3-4所示，本發(fā)明的實施例為M18的齒背冷淬火過程如下1、將淬火介質濃度調整到4% 6%，由于背冷的冷卻速度慢，淬火介質濃度越低 則冷卻速度越快，所以只有降低淬火介質濃度以提高冷速才能達到淬火的目的。但是淬火 介質濃度低于4%會使淬火應力增大，從而增加齒的變形，而淬火介質濃度高于6%會使表 面硬度低，而硬化層深度也會淺，因此，在反復試驗的基礎上，確定淬火介質濃度為4% 6%。2、按工藝要求將淬火參數，如感應器移動速度、停電后冷卻時間等參數輸入控制 程序中；3、調整感應加熱器的位置感應加熱器2進入工件1齒內，將其下端與工件齒部的 下端面對齊，并調整與齒根的耦合間隙約為Imm 2mm之間調整，小于Imm容易與工件打火 擊傷，大于2mm不容易加熱，并使感應加熱器2與相鄰的兩齒面的間隙一致，然后開啟背冷 噴水器3對加熱的工件進行噴液冷卻；4、機床送電，感應加熱器開始對工件進行感應加熱，其淬火溫度為940 960°C， 由于背冷方式加熱后的預冷時間長，必須提高加熱溫度，才能使冷卻時工件溫度不至于過 低而影響齒淬火硬度，但加熱溫度太高，會增加齒的變形。5、感應預熱6 8秒，目的是為了增加齒端面處的淬火硬化層深度，預熱時間低于 6秒會使硬化層淺，大于8秒容易過熱，使組織粗大，特別容易產生淬火裂紋。然后以180mm/ min速度沿工件齒寬方向移動，當感應器移動到齒的另一端時，停止加熱，同時停止感應器 移動，冷卻20 22秒后關閉背冷噴水器，該齒的淬火過程結束。由于直冷的冷速快，因此很 短的時間就可以將熱量帶走，在大量試驗中發(fā)現，冷卻時間大于22秒時，一旦組織轉變完 成長時間的冷卻只會影響生產效率；而冷卻時間小于20秒，溫度降不下來，一旦停止冷卻， 內部的熱量會將淬硬的部分進行退火而使硬度低。因此最佳冷卻時間為20 22秒。6、按設定的程序退出感應加熱器，工件沿圓周方向旋轉一個齒的位置，感應加熱 器自動對下一個齒進行加熱淬火，按此程序，直至齒圈上的所有齒完成加熱淬火。
權利要求
一種大模數齒圈單齒背冷感應淬火工藝，包括以下步驟①、將淬火介質濃度調整到4％～6％；②、按工藝要求將淬火參數輸入控制程序中；③、調整感應加熱器的位置將感應加熱器(2)進入工件(1)齒內，使其下端與工件齒部的下端面對齊，并調整與齒根的耦合間隙約為1mm～2mm，與兩齒面的間隙一致，開啟背冷噴水器(3)對加熱的工件進行噴液冷卻；④、機床送電，感應加熱器開始對工件進行感應加熱，其淬火溫度為940～960℃，感應加熱器預熱6～8秒后，以180mm/min速度沿工件齒寬方向移動，當感應器移動到齒的另一端時，停止加熱，同時停止感應器移動，冷卻20～22秒后，關閉背冷噴水器，該齒的淬火過程結束；⑤、按設定的程序工件沿圓周方向旋轉一個齒的位置，感應加熱器自動對下一個齒進行加熱淬火，按此程序，直至齒圈上的所有齒完成加熱淬火。
全文摘要
本發(fā)明公開的大模數齒圈單齒背冷感應淬火工藝包括將淬火介質濃度調整到4％～6％；按工藝要求將淬火參數輸入控制程序中；調整感應加熱器的位置將感應加熱器進入工件齒內，使其下端與工件齒部的下端面對齊，并調整與齒根的耦合間隙約為1mm～2mm，與兩齒面的間隙一致，開啟背冷噴水器對加熱的工件進行噴液冷卻；機床送電，感應加熱器開始對工件進行感應加熱，淬火溫度為940～960℃，感應加熱器預熱6～8秒后，以180mm/min速度沿工件齒寬方向移動，當感應器移動到齒的另一端時，停止加熱，同時停止感應器移動，冷卻20～22秒后，關閉背冷噴水器，該齒的淬火過程結束；按設定的程序工件沿圓周方向旋轉一個齒的位置，感應加熱器自動對下一個齒進行加熱淬火。
文檔編號C21D1/667GK101914669SQ20101026987
公開日2010年12月15日 申請日期2010年9月2日 優(yōu)先權日2010年9月2日
發(fā)明者任芳, 孫小東, 尤蕾蕾, 王明禮, 端木培蘭, 霍曉磊 申請人:洛陽Lyc軸承有限公司