[发明专利]一种大型薄壁内齿圈快速氮化微畸变工艺方法

说明书

本发明涉及一种大型薄壁内齿圈快速氮化微畸变工艺方法，包括如下步骤：(1)选择布氏硬度范围在170‑320HB之间的铬基合金坯料进行锻造比≥8的锻造镦粗处理，再冲孔后碾环，然后进行正火处理获得环坯；(2)对所述环坯依次进行粗车、固溶处理、半精车、粗开齿、淬火处理、回火处理、精车、精铣齿、粗加工钻孔和钻螺、第一时效处理、精加工钻孔和钻螺、精车、粗磨齿、第二时效处理、精磨齿，得到半成品；(3)最后对所述半成品进行渗氮处理得到大型薄壁内齿圈。本发明方法能够有效控制大型薄壁内齿圈在热处理后产生畸变严重的问题，可控制畸变端跳≤0.01mm/φ1000、径跳(Fr)≤0.02mm/φ1000，且渗氮层深＞0.3mm，表面硬度可达600‑800HV。

技术领域

本发明涉及热处理技术领域，具体涉及一种大型薄壁内齿圈快速氮化微畸变工艺方法。

背景技术

现如今风电增速箱兆瓦越来越大，相应的内在关键传动内齿圈的尺寸也不断增大，当前内齿圈结构设计呈现出外径增大，齿宽增大，壁厚减小的特征。机械传动结构中的关键零部件就是内齿圈，可保证机械传动部件甚至整个系统的平稳性和安全性，为此，对内齿圈的表面硬度、耐磨性、疲劳强度以及抗腐蚀能力等提出了更高要求。

内齿圈在加工时，采用表面强化以减少内齿圈表面的磨损、氧化以及腐蚀等问题。通常在内齿圈表面形成强化层的方法是对工件进行氮化处理。所谓氮化处理指的是将氮元素渗透进入内齿圈内部，并在内齿圈表面形成富氮硬化层，此工艺属于化学热处理工艺。工艺原理是：通过将氨加热至渗透的氮被分解出来并在内齿圈表面形成铁氮合金，最终达到提升内齿圈机械性能、物理性能以及化学性能的目的。一般可将氮化处理分为三个阶段，分别为：氨分解出所需的氮；内齿圈表面吸收氮原子；内齿圈表面的氮达到饱和状态后，氮继续向内齿圈内部扩散，从而增加渗氮层的厚度。

内齿圈的硬化工艺常规采用气体氮化为主，一般氮化温度在490-530℃之间，兆瓦数越大相应的氮化硬化层深要求也越深，内齿圈的氮化制造难点在于由于壁薄且工件较大，长时间的氮化不可避免的产生正比例关系的畸变，同时氮化时间长制造成本高，畸变轻者返修，严重畸变甚至导致工件报废。迫切需要一种对大型薄壁内齿圈快速实现有效硬化层深要求同时控制畸变的工艺。

发明内容

为了解决大型薄壁内齿圈氮化产生畸变严重的技术问题，而提供一种大型薄壁内齿圈快速氮化微畸变工艺方法。本发明方法能够有效控制大型薄壁内齿圈在热处理后产生畸变严重的问题，可控制且渗氮层深＞0.3mm，表面硬度可达600-800HV。

为了达到以上目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种大型薄壁内齿圈快速氮化微畸变工艺方法，包括如下步骤：

(1)选择布氏硬度范围在170-320HB之间的铬基合金坯料进行锻造比≥8的锻造镦粗处理，再冲孔后碾环，然后进行正火处理获得环坯；

(2)对所述环坯依次进行粗车、固溶处理、半精车、粗开齿、淬火处理、回火处理、精车、精铣齿、粗加工钻孔和钻螺、第一时效处理、精加工钻孔和钻螺、精车、粗磨齿、第二时效处理、精磨齿，得到半成品；

(3)最后对所述半成品进行渗氮处理得到大型薄壁内齿圈。

进一步地，所述铬基合金坯料为42CrMo、34CrNiMo6、31CrMoV9中的一种。

进一步地，所述正火处理的温度为850-950℃、保温时间为4-6h，升温速率为200℃/h，所述正火处理结束后随炉冷却至200℃。

进一步地，所述固溶处理的温度为900-950℃、保温时间4-6h，升温速率为200℃/h，所述固溶处理结束后随炉冷却至200℃。