一种汽车手动变速箱用主减速齿轮的粉末锻压工艺制造技术

本发明专利技术提供一种汽车手动变速箱用主减速齿轮的粉末锻压工艺，包括如下步骤：1)压制；2)烧结；3)制坯；4)正火；5)车削加工；6)渗碳、淬火；7)回火；8)磨削加工；9)磷皂化处理、清理、抛光、涂防锈油。采用粉末锻压工艺，配合符合主减速齿轮结构的模具，可有效减少粉末浪费，提升利用效率，粉末采用合金钢粉末混合形成，多种元素的组合，可有效提升主减速齿轮的性能，所得主减速齿轮硬度高，耐磨性好，耐腐性高，锻压成本低，锻压工艺对环境友好。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种汽车手动变速箱用主减速齿轮的粉末锻压工艺。
技术介绍
手动变速箱称手动变速器(Manual Transmission，简称MT)又称机械式变速器，即必须用手拨动变速杆(俗称“挡把”)才能改变变速器内的齿轮啮合位置，改变传动比，从而达到变速的目的。手动变速箱是有不同齿比的齿轮组构成的，它工作的基本原理就是通过切换不同的齿轮组，来实现齿比的变换。作为分配动力的关键环节，变速箱必须有动力输入轴和输出轴这两大件，再加上构成变速箱的齿轮，就是一个手动变速箱最基本的组件。动力输入轴与离合器相连，从离合器传递来的动力直接通过输入轴传递给齿轮组，齿轮组是由直径不同的齿轮组成的，不同的齿轮比例所达到的动力传输效果是完全不同的，平常驾驶中的换挡也就是指换齿轮比。主减速齿轮是汽车手动变速箱的重要零件，齿轮在运转中，由于受高压的挤压作用，对于性能差的齿轮，会在齿轮表面先形成极小的裂纹，然后裂纹发展成浅凹坑，此凹坑即为齿面点蚀(麻点)。对于表面渗碳的齿轮，如果齿轮心部硬度不足，渗碳层太薄及表面强度不够时，受负荷后易产生心部过渡层的塑性变形，使渗碳层出现比点蚀更深更大的凹坑，即齿面剥落。主减速齿轮的生产工艺对主减速齿轮的性能影响具有重要的决定性，目前，主减速齿轮的生产采用锻造工艺，锻造是一种利用锻压机械对金属坯料施加压力，使其产生塑性变形以获得具有一定机械性能、一定形状和尺寸锻件的加工方法，锻压(锻造与冲压)的两大组成部分之一。通过锻造能消除金属在冶炼过程中产生的铸态疏松等缺陷，优化微
观组织结构，同时由于保存了完整的金属流线，锻件的机械性能一般优于同样材料的铸件。相关机械中负载高、工作条件严峻的重要零件，除形状较简单的可用轧制的板材、型材或焊接件外，多采用锻件。其中，锻造用料主要是各种成分的碳素钢和合金钢，其次是铝、镁、铜、钛等及其合金。材料的原始状态有棒料、铸锭、金属粉末和液态金属。金属在变形前的横断面积与变形后的横断面积之比称为锻造比。正确地选择锻造比、合理的加热温度及保温时间、合理的始锻温度和终锻温度、合理的变形量及变形速度对提高产品质量、降低成本有很大关系。而粉末锻造，powder forging，通常是指将粉末烧结的预成形坯经加热后，在闭式模中锻造成零件的成形工艺方法。它是将传统粉末冶金和精密锻造结合起来的一种新工艺，并兼两者的优点。可以制取密度接近材料理论密度的粉末锻件，克服了普通粉末冶金零件密度低的缺点。使粉末锻件的某些物理和力学性能达到甚至超过普通锻件的水平，同时，又保持了普通粉末冶金少屑、无屑工艺的优点。通过合理设计预成形坯和实行少、无飞边锻造，具有成形精确，材料利用率高，锻造能量消耗少等特点。目前，国内并未发现关于汽车手动变速箱用主减速齿轮的粉末锻造工艺，而对于粉末锻造工艺，国内主要存在如下专利文献：专利公开号：CN105312585A，公开了一种叉车变速箱齿轮的粉末锻造方法，其包括配料及混料、压制、烧结、锻造、热处理、表面喷丸强化处理等步骤。与现有技术相比较，采用本专利技术粉末锻造方法制得的叉车变速箱齿轮具有较好的综合性能，不仅具有较高的强度和硬度，还具有优良的韧性、耐磨性、耐疲劳性和抗冲击性，适合用于叉车变速箱齿轮这样的受到较大的冲击力和磨损的环境中长期工作的要求。然而，该专利主要用于变速箱齿轮的粉末锻造，其仅仅在粉末锻造阶段工序处
理的较为详细，而对于锻造完成后的后处理，也仅仅有热处理及抛丸，缺少对于齿轮表面的磨削及其他处理，齿轮表面性能及强度不理想。
技术实现思路
为解决上述存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种汽车手动变速箱用主减速齿轮的粉末锻压工艺，采用粉末锻压工艺，配合符合主减速齿轮结构的模具，可有效减少粉末浪费，提升利用效率，粉末采用合金钢粉末混合形成，多种元素的组合，可有效提升主减速齿轮的性能，所得主减速齿轮硬度高，耐磨性好，耐腐性高，锻压成本低，锻压工艺对环境友好。为达到上述目的，本专利技术的技术方案是：一种汽车手动变速箱用主减速齿轮的粉末锻压工艺，包括如下步骤：1)压制取主减速齿轮用合金钢粉末，其化学成分质量百分比为：以质量百分含量计：Ni：0.4～2％，Mo：0.5～0.6％，Cu：0.1～2.1％，其余为Fe及不可避免的杂质；将所述合金钢粉末送入压制机压制成粗坯，压制力为2～3t/cm2；2)烧结将步骤2)所得粗坯送入烧结炉内，在保护气体氛围下进行烧结，烧结温度800～900℃，烧结时间1～2小时；3)制坯将步骤3)烧结后的粗坯放入热模锻压力机中进行锻造，锻造压力始锻温度1100～1200℃，终锻温度950～1050℃，得所述主减速齿轮坯件，坯件高度与坯件直径之间比值为1.5～2.5；4)正火将所述坯件置于正火炉中，以1.5～2℃/min的速率升温至680～700℃，再以1.0～1.5℃/min的速率升温至960～1050℃，保温2～2.5小时出炉，空冷至室温，冷却速度10～15℃/min；5)车削加工采用数控车床对正火处理后的毛坯进行车削加工，进行切边、冲孔，同步完成坯件孔径、端面及外圆的加工，孔径、端面及外圆分别预留1～2mm的加工余量，整体表面粗造度为Ra5～6μm；6)渗碳、淬火将车削加工后的坯件置于加热炉内，在渗碳剂中以15～20℃/min的速率升温至900～950℃进行渗碳，渗碳时间2～4小时，将渗碳后的齿轮冷却至810～850℃，均温1～1.5小时，然后在80～100℃淬火油中淬火；7)回火将淬火后的坯件送入回火炉中进行回火处理，回火温度500～550℃，保温2～4h后，以10℃/min的速度冷却至室温；8)磨削加工对回火处理后的坯件的孔径、端面及外圆进行磨削加工，磨削去除外圆加工余量至表面粗造度为Ra0.6～0.8μm，磨削去除孔径加工余量至表面粗糙度为Ra0.6～0.8μm，磨削去除端面加工余量至表面粗糙度为Ra0.6～0.8μm；9)磷皂化处理、清理、抛光、涂防锈油将磨削加工处理后的坯件进行磷皂化处理，清理去除表面氧化皮，送入齿轮抛光机抛光，涂覆防锈油，干燥，得所述汽车发动机用主减速齿轮。进一步，步骤1)所述主减速齿轮用合金钢粉末平均粒径为60～70μm。根据权利要求1所述的一种汽车手动变速箱用主减速齿轮的粉末锻
压工艺，其特征在于，步骤3)所述热模锻压力机中锻压力为800～1000MPa。另，步骤3)所述热模锻压力机中锻造比为2～3。另有，步骤3)所用热模锻压力机为1600T热模锻压力机或4000T热模锻压力机。再，步骤3)中所述锻造采用闭式热模锻。再有，步骤6)所用渗碳剂为煤油。且，步骤6)所述渗碳步骤中，渗碳分为起始阶段、强渗阶段和扩散阶段，起始阶段的碳势CP为0.8～0.9C％，强渗阶段的碳势CP为0.9～1.02C％；扩散阶段的碳势0.75～0.5C％，起始阶段的时间为0.5～0.8小时，强渗阶段的时间1.2～2.5小时，扩散阶段的时间为0.3～0.7小时。另，所述磷皂化处理时间为1～2小时。再，所述保护气体为氮气或氩气。本专利技术的有益效果在于：所述锻造工艺结合汽车手动变速箱用主减速齿轮结构专门设计，不需要剃齿等工序，工艺步骤设计合理，针对性强，采用粉末锻压工艺，采用闭合模锻，锻件没有飞边，无材料本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种汽车手动变速箱用主减速齿轮的粉末锻压工艺，其特征在于，包括如下步骤：1)压制取主减速齿轮用合金钢粉末，其化学成分质量百分比为：以质量百分含量计：Ni：0.4~2%，Mo：0.5~0.6%，Cu：0.1~2.1%，其余为Fe及不可避免的杂质；将所述合金钢粉末送入压制机压制成粗坯，压制力为2~3t/cm2；2)烧结将步骤2)所得粗坯送入烧结炉内，在保护气体氛围下进行烧结，烧结温度800~900℃，烧结时间1~2小时；3)制坯将步骤3)烧结后的粗坯放入热模锻压力机中进行锻造，锻造压力始锻温度1100~1200℃，终锻温度950~1050℃，得所述主减速齿轮坯件，坯件高度与坯件直径之间比值为1.5~2.5；4)正火将所述坯件置于正火炉中，以1.5~2℃/min的速率升温至680~700℃，再以1.0~1.5℃/min的速率升温至960~1050℃，保温2~2.5小时出炉，空冷至室温，冷却速度10~15℃/min；5)车削加工采用数控车床对正火处理后的毛坯进行车削加工，进行切边、冲孔，同步完成坯件孔径、端面及外圆的加工，孔径、端面及外圆分别预留1~2mm的加工余量，整体表面粗造度为Ra5~6μm；6)渗碳、淬火将车削加工后的坯件置于加热炉内，在渗碳剂中以15~20℃/min的速率升温至900~950℃进行渗碳，渗碳时间2~4小时，将渗碳后的齿轮冷却至810~850℃，均温1~1.5小时，然后在80~100℃淬火油中淬火；7)回火将淬火后的坯件送入回火炉中进行回火处理，回火温度500~550℃，保温2~4h后，以10℃/min的速度冷却至室温；8)磨削加工对回火处理后的坯件的孔径、端面及外圆进行磨削加工，磨削去除外圆加工余量至表面粗造度为Ra0.6~0.8μm，磨削去除孔径加工余量至表面粗糙度为Ra0.6~0.8μm，磨削去除端面加工余量至表面粗糙度为Ra0.6~0.8μm；9)磷皂化处理、清理、抛光、涂防锈油将磨削加工处理后的坯件进行磷皂化处理，清理去除表面氧化皮，送入齿轮抛光机抛光，涂覆防锈油，干燥，得所述汽车发动机用主减速齿轮。...

【技术特征摘要】
1.一种汽车手动变速箱用主减速齿轮的粉末锻压工艺，其特征在于，包括如下步骤：1)压制取主减速齿轮用合金钢粉末，其化学成分质量百分比为：以质量百分含量计：Ni：0.4~2%，Mo：0.5~0.6%，Cu：0.1~2.1%，其余为Fe及不可避免的杂质；将所述合金钢粉末送入压制机压制成粗坯，压制力为2~3t/cm2；2)烧结将步骤2)所得粗坯送入烧结炉内，在保护气体氛围下进行烧结，烧结温度800~900℃，烧结时间1~2小时；3)制坯将步骤3)烧结后的粗坯放入热模锻压力机中进行锻造，锻造压力始锻温度1100~1200℃，终锻温度950~1050℃，得所述主减速齿轮坯件，坯件高度与坯件直径之间比值为1.5~2.5；4)正火将所述坯件置于正火炉中，以1.5~2℃/min的速率升温至680~700℃，再以1.0~1.5℃/min的速率升温至960~1050℃，保温2~2.5小时出炉，空冷至室温，冷却速度10~15℃/min；5)车削加工采用数控车床对正火处理后的毛坯进行车削加工，进行切边、冲孔，同步完成坯件孔径、端面及外圆的加工，孔径、端面及外圆分别预留1~2mm的加工余量，整体表面粗造度为Ra5~6μm；6)渗碳、淬火将车削加工后的坯件置于加热炉内，在渗碳剂中以15~20℃/min的速率升温至900~950℃进行渗碳，渗碳时间2~4小时，将渗碳后的齿轮冷却至810~850℃，均温1~1.5小时，然后在80~100℃淬火油中淬火；7)回火将淬火后的坯件送入回火炉中进行回火处理，回火温度500~550℃，保温2~4h后，以10℃/min的速度冷却至室温；8)磨削加工对回火处理后的坯件的孔径、端面及外圆进行磨削加工，磨削去除外圆加工余量至表面粗造度为Ra0.6~0.8μm，磨削去除孔径加工余量至表面粗糙度为Ra0.6~0.8μm，磨削去除端面加工余量至...

【专利技术属性】
技术研发人员：甘元，张添鑫，陆以春，陈波，易立，王正国，
申请(专利权)人：江苏保捷锻压有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32