一種薄壁零件的制備方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種薄壁零件的制備方法，該方法包括以下步驟：一、鍛造；二、預先熱處理，三、粗加工；四、深層滲碳；五、高溫回火；六、半精加工；七、淬火；八、低溫回火；九、精加工，得到薄壁零件。本發(fā)明專利技術(shù)通過在毛坯的外表面開設(shè)多條環(huán)形槽，實現(xiàn)了在薄壁零件厚度方向的兩端面同時滲碳，減少滲碳過程中的熱應力變形，防止薄壁零件變形過大產(chǎn)生翹楚，使變形具有同一性，保證了薄壁零件不會因高溫蠕變和自重產(chǎn)生熱應力變形，使薄壁零件表面硬度和硬化層厚度均勻一致，從而提高了薄壁零件的耐磨性，保證薄壁零件的質(zhì)量穩(wěn)定可靠，實現(xiàn)了一次制備多個性能統(tǒng)一的薄壁零件。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
一種薄壁零件的制備方法
本專利技術(shù)屬于薄壁零件
，具體涉及一種薄壁零件的制備方法。
技術(shù)介紹
采煤機傳動機構(gòu)中采用行星減速結(jié)構(gòu)傳遞扭矩并實現(xiàn)減速目的，其結(jié)構(gòu)分為兩級行星減速結(jié)構(gòu)，而兩級行星減速結(jié)構(gòu)有一定的軸向位移，存在很大沖擊，為解決此問題，在兩級行星減速結(jié)構(gòu)之間設(shè)計出耐磨減緩沖擊薄壁零件，為保障服役特性，材質(zhì)選擇優(yōu)質(zhì)滲碳鋼進行深層滲碳淬火處理，用以滿足表面高耐磨和心部良好強韌性的技術(shù)特點。由于薄壁零件要求兩端面滲碳，現(xiàn)有技術(shù)中，由于薄壁零件屬于薄壁易變形結(jié)構(gòu)，往往采用單件薄壁零件通過橫穿橫桿吊掛在滲碳爐內(nèi)進行滲碳，但薄壁零件圓周方向垂直于橫桿方向，與重力方向平行，且薄壁墊自重大，長時間在高溫條件下滲碳，薄壁零件受自重和高溫蠕變疊加，變形根本不可控，且在滲碳、淬火過程中因組織應力、熱應力疊加也會產(chǎn)生很大變形，導致產(chǎn)品成品率較低，一般只有5％～10％，因此，需要開發(fā)出一種薄壁環(huán)形類深層滲碳淬火零件的熱處理方法，以科學合理工藝流程指導產(chǎn)品加工，有效控制薄壁零件深層滲碳淬火后的熱處理變形。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)所要解決的技術(shù)問題在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種薄壁零件的制備方法。該方法通過在毛坯的外表面開設(shè)多條環(huán)形槽，在滲碳時促進滲碳氣氛在零件間隙的槽內(nèi)流暢循環(huán)，實現(xiàn)了在薄壁零件厚度方向的兩端面同時滲碳，減少滲碳過程中的熱應力變形，使薄壁零件表面硬度和硬化層厚度均勻一致，從而提高了薄壁零件的耐磨性，保證薄壁零件的質(zhì)量穩(wěn)定可靠，實現(xiàn)了一次制備多個性能統(tǒng)一的薄壁零件。為解決上述技術(shù)問題，本專利技術(shù)提供的技術(shù)方案為：一種薄壁零件的制備方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：步驟一、鍛造：將鋼原料加熱后依次進行模鍛和沖孔，得到筒形鍛坯；步驟二、預先熱處理：將步驟一中得到的筒形鍛坯依次進行正火和高溫回火，得到毛坯；步驟三、粗加工：將步驟二中得到的毛坯進行粗加工，得到坯體；所述粗加工的過程為：在毛坯的外表面以垂直于毛坯高的方向均勻開設(shè)多條環(huán)形槽；所述坯體由支撐結(jié)構(gòu)和突出支撐結(jié)構(gòu)表面的多個環(huán)形零件組成；步驟四、深層滲碳：將步驟三中得到的坯體進行滲碳，得到滲碳坯體；步驟五、高溫回火：將步驟四中得到的滲碳坯體進行兩次高溫回火，得到高溫回火坯體；步驟六、半精加工：將步驟五中得到的高溫回火坯體進行車削加工，得到多個薄壁零件前驅(qū)體；所述車削加工的過程為：將高溫回火坯體的支撐結(jié)構(gòu)通過車削去除；步驟七、淬火：將步驟六中得到的薄壁零件前驅(qū)體進行淬火；步驟八、低溫回火：將步驟七中經(jīng)淬火后的薄壁零件前驅(qū)體進行低溫回火；步驟九、精加工：將步驟八中經(jīng)低溫回火后的薄壁零件前驅(qū)體進行精加工，得到薄壁零件。本專利技術(shù)通過在毛坯的外表面以垂直于毛坯高的方向均勻開設(shè)多條環(huán)形槽，得到由支撐結(jié)構(gòu)和突出支撐結(jié)構(gòu)表面的多個環(huán)形零件組成胚體，通過多條環(huán)形槽使多個滲碳零件之間存在間隙，在滲碳時促進滲碳氣氛在零件間隙的槽內(nèi)流暢循環(huán)，更簡易的實現(xiàn)在薄壁零件厚度方向的兩端面同時滲碳，通過坯體結(jié)構(gòu)的設(shè)計，將環(huán)形零件和支撐結(jié)構(gòu)組合成一個整體，提高整個結(jié)構(gòu)的剛性，減少滲碳過程中的熱應力變形，防止薄壁零件變形過大產(chǎn)生翹楚，進一步使熱應力變形在可控的范圍內(nèi)，且使變形具有同一性，保證了薄壁零件不會因高溫蠕變和自重產(chǎn)生熱應力變形，使薄壁零件表面硬度和硬化層厚度均勻一致，從而提高了薄壁零件的耐磨性，保證薄壁零件的質(zhì)量穩(wěn)定可靠，通過半精加工，將高溫回火坯體的支撐結(jié)構(gòu)通過車削去除，得到多個薄壁零件前驅(qū)體，實現(xiàn)了一次制備多個性能統(tǒng)一的薄壁零件，在通過精加工，將低溫回火后的薄壁零件前驅(qū)體進行磨削加工，保證了薄壁零件的尺寸精度。上述的一種薄壁零件的制備方法，其特征在于，步驟一中所述鋼原料的材質(zhì)為20CrNi2Mo、12Cr2Ni4A、17Cr2Ni2MoA、18Cr2Ni4WA或20Cr2Ni4A。本專利技術(shù)采用馬氏體轉(zhuǎn)變類型主要是變溫形成的材料作為鋼原料，具有合金含量高，淬透性好，滲碳、淬火等熱處理后性能優(yōu)異等優(yōu)點，保證了制備的薄壁零件性能優(yōu)異。上述的一種薄壁零件的制備方法，其特征在于，步驟一中所述模鍛過程中始鍛溫度為1140℃～1180℃，終鍛溫度為850℃～880℃。本專利技術(shù)通過控制模鍛過程中的始鍛溫度和終鍛溫度，使圓柱形鋼原料的溫度均勻，給予組織轉(zhuǎn)變充分的時間，借以提高塑性，降低高溫變形抗力，提高了生產(chǎn)效率，提高了筒形鍛坯的內(nèi)部質(zhì)量。上述的一種薄壁零件的制備方法，其特征在于，步驟二中所述正火的溫度為920℃～950℃，所述高溫回火的溫度為640℃～670℃。本專利技術(shù)通過控制正火的溫度，確保工件完全奧氏體化，消除鍛造加工過程中產(chǎn)生的缺陷，細化晶粒，使晶粒度不小于6級，因原材料均為高淬透性材料，正火冷卻后會致使毛坯發(fā)生馬氏體或貝氏體轉(zhuǎn)變及產(chǎn)生殘留奧氏體組織，以上均為非平衡態(tài)組織，本專利技術(shù)通過控制高溫回火的溫度，有效減少筒形鍛坯中的殘留奧氏體，穩(wěn)定組織、去除內(nèi)應力、控制硬度，提高塑性，便于切削加工。上述的一種薄壁零件的制備方法，其特征在于，步驟三中所述環(huán)形槽的寬度為5mm～7mm，槽深為18mm～25mm，兩個相鄰環(huán)形槽之間的間距為10mm～15mm。本專利技術(shù)通過控制環(huán)形槽的寬度，控制了后續(xù)滲碳處理時環(huán)形零件之間的距離，保證了每個環(huán)形零件的表面碳濃度優(yōu)良，使?jié)B碳坯體的過共析和共析層深度約占滲碳層的70％，性能指標穩(wěn)定，從而保證了滲碳的質(zhì)量和效果，避免了環(huán)形槽的寬度過小，導致的環(huán)形零件之間的距離過近，表面碳濃度較低、淬火后硬度較低，滲碳質(zhì)量難以保證的不足，避免了環(huán)形槽的寬度過大，一件坯體上的環(huán)形零件數(shù)量減少，導致的材料浪費的不足，通過控制環(huán)形槽的槽深和兩個相鄰環(huán)形槽之間的間距，控制了最終得到的薄壁零件尺寸，保證了能夠得到各種尺寸的薄壁零件，擴大了薄壁零件的適用性。上述的一種薄壁零件的制備方法，其特征在于，步驟四中所述滲碳采用氮甲醇氣氛，滲碳的溫度為915℃～925℃，時間為45h～55h。本專利技術(shù)采用氮甲醇氣氛進行薄壁零件滲層滲碳加工，具有成本低，易操作的優(yōu)點，本專利技術(shù)最終得到的薄壁零件需要有深度為2.5mm～3.2mm的有效硬化層來滿足使用需求，而后續(xù)過程中還需要進行精加工，會降低有效硬化層的厚度，為留有足夠的加工余量，需要得到較厚的滲碳層，因此本專利技術(shù)通過控制滲碳的溫度和時間，使?jié)B碳坯體的滲碳層的厚度進一步增加至3.5mm～4.2mm，縮短了滲碳所需的時間，對比與原滲碳工藝過程，時間縮短了8h左右。上述的一種薄壁零件的制備方法，其特征在于，步驟五中兩次所述高溫回火的溫度均為650℃～670℃，時間均為4h～6h。本專利技術(shù)通過進行兩次高溫回火，促進滲層組織碳化物聚集，減少殘余奧氏體量，使殘余奧氏體完全轉(zhuǎn)變，降低了硬度，為后續(xù)加工打好基礎(chǔ)，避免了高溫回火溫度過低造成的滲碳層殘余奧氏體組織分解不充分，導致后續(xù)整體淬火硬度低的問題，避免了高溫回火溫度過高因滲碳層碳濃度較高，造成的成表面滲碳層發(fā)生奧氏體轉(zhuǎn)變反而增加殘余奧氏體含量導致的性能的不足，避免了較短的高溫回火時間會造成高溫回火不充分，殘余奧氏體轉(zhuǎn)變本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
1.一種薄壁零件的制備方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：/n步驟一、鍛造：將鋼原料加熱后依次進行模鍛和沖孔，得到筒形鍛坯；/n步驟二、預先熱處理：將步驟一中得到的筒形鍛坯依次進行正火和高溫回火，得到毛坯；/n步驟三、粗加工：將步驟二中得到的毛坯進行粗加工，得到坯體；所述粗加工的過程為：在毛坯的外表面以垂直于毛坯高的方向均勻開設(shè)多條環(huán)形槽；所述坯體由支撐結(jié)構(gòu)和突出支撐結(jié)構(gòu)表面的多個環(huán)形零件組成；/n步驟四、深層滲碳：將步驟三中得到的坯體進行滲碳，得到滲碳坯體；/n步驟五、高溫回火：將步驟四中得到的滲碳坯體進行兩次高溫回火，得到高溫回火坯體；/n步驟六、半精加工：將步驟五中得到的高溫回火坯體進行車削加工，得到多個薄壁零件前驅(qū)體；所述車削加工的過程為：將高溫回火坯體的支撐結(jié)構(gòu)通過車削去除；/n步驟七、淬火：將步驟六中得到的薄壁零件前驅(qū)體進行淬火；/n步驟八、低溫回火：將步驟七中經(jīng)淬火后的薄壁零件前驅(qū)體進行低溫回火；/n步驟九、精加工：將步驟八中經(jīng)低溫回火后的薄壁零件前驅(qū)體進行精加工，得到薄壁零件。/n

【技術(shù)特征摘要】
1.一種薄壁零件的制備方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：
步驟一、鍛造：將鋼原料加熱后依次進行模鍛和沖孔，得到筒形鍛坯；
步驟二、預先熱處理：將步驟一中得到的筒形鍛坯依次進行正火和高溫回火，得到毛坯；
步驟三、粗加工：將步驟二中得到的毛坯進行粗加工，得到坯體；所述粗加工的過程為：在毛坯的外表面以垂直于毛坯高的方向均勻開設(shè)多條環(huán)形槽；所述坯體由支撐結(jié)構(gòu)和突出支撐結(jié)構(gòu)表面的多個環(huán)形零件組成；
步驟四、深層滲碳：將步驟三中得到的坯體進行滲碳，得到滲碳坯體；
步驟五、高溫回火：將步驟四中得到的滲碳坯體進行兩次高溫回火，得到高溫回火坯體；
步驟六、半精加工：將步驟五中得到的高溫回火坯體進行車削加工，得到多個薄壁零件前驅(qū)體；所述車削加工的過程為：將高溫回火坯體的支撐結(jié)構(gòu)通過車削去除；
步驟七、淬火：將步驟六中得到的薄壁零件前驅(qū)體進行淬火；
步驟八、低溫回火：將步驟七中經(jīng)淬火后的薄壁零件前驅(qū)體進行低溫回火；
步驟九、精加工：將步驟八中經(jīng)低溫回火后的薄壁零件前驅(qū)體進行精加工，得到薄壁零件。


2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種薄壁零件的制備方法，其特征在于，步驟一中所述鋼原料的材質(zhì)為20CrNi2Mo、12Cr2Ni4A、17Cr2Ni2MoA、18Cr2Ni4WA或20Cr2Ni4A。


3.根據(jù)權(quán)利要求1...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：周曉紅，權(quán)振林，朱科，史華麗，侯軍，張維林，
申請(專利權(quán))人：西安煤礦機械有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：陜西;61