一种提高齿轮/齿条使用寿命的短流程塑性加工方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102560040A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102560040A(43)申请公布日2012.07.11(21)申请号201010604634.X(22)申请日2010.12.24(71)申请人中国科学院金属研究所地址110015辽宁省沈阳市沈河区文化路72号(72)发明人倪丁瑞马宗义肖伯律王东王全兆(74)专利代理机构沈阳晨创科技专利代理有限责任公司21001代理人张晨(51)Int.Cl.C21D8/00(2006.01)权利要求书权利要求书11页页说明书说明书33页页(54)发明名称一种提高齿轮/齿条使用寿命的短流程塑性加工方法(57)摘要一种提高齿轮/齿条使用寿命的短流程塑性加工方法，其特征在于：准备阶段：使用夹具将齿轮/齿条毛坯件固定在工作平台上，然后，将齿轮/齿条毛坯件的工作部位进行搅拌摩擦加工，加工工艺的具体参数为，加工工具转速200-4000转/分钟、行进速度20-1000毫米/分钟；成品阶段：将搅拌摩擦加工后的齿轮/齿条毛坯件的加工区加工出齿轮，制得预制品，然后将预制品进行淬火、回火等常规热处理,获得成品；该方法具有工艺流程短、成本低、易于操作等优点。CN102564ACN102560040A权利要求书1/1页1.一种提高齿轮/齿条使用寿命的短流程塑性加工方法，其特征在于：——准备阶段：使用夹具将齿轮/齿条毛坯件固定在工作平台上；——搅拌摩擦加工：对齿轮/齿条毛坯件的工作部位进行搅拌摩擦加工，加工工艺的具体参数为，加工工具转速200-4000转/分钟，工件行进速度20-1000毫米/分钟；——成品阶段：将搅拌摩擦加工后的齿轮/齿条毛坯件的加工区加工出轮齿，制得预制品，然后将预制品进行淬火、回火常规热处理，获得成品。2.按照权利要求1所述的提高齿轮/齿条使用寿命的短流程塑性加工方法，其特征在于：对于圆柱状的齿轮毛坯件，在电机带动下使其同时沿轴向移动、沿径向转动；搅拌摩擦加工从一端开始，向另一端移动，直至整个圆柱表面加工完为止。3.按照权利要求1所述的提高齿轮/齿条使用寿命的短流程塑性加工方法，其特征在于：对于板状的齿条毛坯件，使其沿同一水平方向作往复运动；搅拌摩擦加工从平行于运动方向的一边开始，向另一边移动，直至整个板面加工完。4.按照权利要求1所述的提高齿轮/齿条使用寿命的短流程塑性加工方法，其特征在于：在搅拌摩擦加工时对齿轮/齿条毛坯件吹压缩空气冷却，或是放入水中或温度为??80oC～0oC的过冷液中进行加工。5.按照权利要求1所述的提高齿轮/齿条使用寿命的短流程塑性加工方法，其特征在于：所述齿轮/齿条的材质为碳钢、合金钢、铸铁、铝合金或铜合金。6.按照权利要求1所述的提高齿轮/齿条使用寿命的短流程塑性加工方法，其特征在于：所述齿轮/齿条毛坯件为经热加工或热处理后的软态。7.按照权利要求1所述的提高齿轮/齿条使用寿命的短流程塑性加工方法，其特征在于：所述搅拌摩擦加工的加工深度为0～30mm。8.按照权利要求1所述的提高齿轮/齿条使用寿命的短流程塑性加工方法，其特征在于：对齿轮/齿条毛坯件的工作部位进行单道次或多道次搭接搅拌摩擦加工，其中，多道次加工的搭接率为30-100%，所述搭接率为前后相邻道次之间重复部分的面积占单独道次面积的比率。2CN102560040A说明书1/3页一种提高齿轮/齿条使用寿命的短流程塑性加工方法技术领域[0001]本发明涉及材料加工领域，特别提供了一种提高齿轮/齿条使用寿命的短流程塑性加工方法。背景技术[0002]齿轮/齿条用于机械装置中的功率传递和速度调节，在车辆、车床、飞机等产品中作用重要而且用量庞大，齿轮工作时通过齿面传递动力，齿根承受很大大的交变弯曲应力的接触应力的作用，在相互啮合的齿面上会有很强烈的摩擦，啮合不均匀时还会产生冲击力。因此,齿轮主要的失效形式是:摩擦所引起的齿面过度磨损和交变接触压应力产生的表面接触疲劳破坏,即疲劳磨损；弯曲疲劳应力和冲击力所引起的疲劳断裂或其他形式断裂。因此，对其性能要求为：轮齿具有高的弯曲疲劳强度和接触疲劳强度；齿面具有高的硬度和耐磨性；齿轮心部具有足够的强度和韧性，所以这一区域对材料的综合力学性能要求非常高。[0003]常规的齿轮/齿条生产方法包括铸造、轧制、锻造等塑性变形方式成形，然后通过热处理、表面处理强化。但由于这类传统加工方法对于材料的晶粒细化作用有限，现有情况下已不可能大幅提高齿轮/齿条的力学性能。在不改变材料成分的条件下细化其微观组织，获得细晶/超细晶甚至是纳米晶组织是实现材料力学性大幅提升的有效手段。细晶/超细晶材料的综合力学性能优于粗晶材料，其制备比纳米晶材料更容易，因此细晶材料的制备具有重要用前景。[0004]发明内容本发明的目的在于提供一种提高齿轮/齿条使用