一种齿轮箱体的时效处理方法与流程

本发明涉及一种金属热处理方法，具体涉及一种齿轮箱体的时效处理方法。

背景技术

齿轮箱体在铸造、焊接、粗加工等过程中，主要由于在冷却时各部位冷却速度不同或在切削加工时产生内应力。多数情况下，在工艺过程结束后，残余内应力会导致齿轮箱体的变形和尺寸精度变化甚至破裂，同时残余拉应力作用下还易造成晶间腐蚀破裂。因此，残余内应力将影响齿轮箱体的使用性能或导致齿轮箱体过早失效。如不及时消除，则十分有害。

通常有三种去应力方法：自然时效，人工时效，振动时效。自然时效是将产品放置在室温或露天条件下存放半年甚至一年以上，便其缓缓地释放残余应力，虽然去除残余应力比较彻底而尺寸稳定，但缺点是生产周期太漫长。人工时效是将铸件加热到一定温度进行保温，但也不能完全去除残余应力而尺寸不很稳定，同时为了使残余应力去除较为彻底，升降温速度都必须缓慢(每小时小于50℃)而耗时长，保温时间要长，这导致环境污染和能源消耗增大；材料为铸铝合金时，虽然使机械性能得到强化，但如果采取完全时效温度时不但需要较高加热温度导致能耗增大，还会使塑性下降，如果采取不完全时效温度则组织和尺寸的稳定性较差。采取振动时效则显著节能，降低了成本且生产周期缩短，但缺点是只能消除一定比例的残余应力而尺寸不很稳定。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种齿轮箱体的时效处理方法，它不仅能较短生产时间内完全消除齿轮箱体的内应力而使其尺寸稳定；材料为铸铝合金时，同时使铸铝合金溶质原子析出强化相而形成硬化区更加快速彻底而提高了综合机械性能。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：一种齿轮箱体的时效处理方法，包括以下步骤：

1)先对齿轮箱体进行时效热处理；

2)时效热处理完成后立即进行振动时效处理。

进一步的，所述步骤1)中的齿轮箱体包括焊接、铸铁、铸钢或铸铝合金齿轮箱体。

进一步的，当齿轮箱体为焊接、铸铁或铸钢齿轮箱体时，所述步骤1)中的时效热处理为去应力退火。

进一步的，所述去应力退火过程为：齿轮箱体在炉温不大于200℃入炉，然后以不大于100℃/h的升温速度将炉温升到550～600℃，保温n1小时，其中n1等于齿轮箱最大壁厚除以25mm，最后以不大于100℃/h的降温速度将炉温降到200℃时出炉。

进一步的，当齿轮箱体为铸铝合金齿轮箱体时，所述步骤1)中的时效热处理为固溶处理后的时效热处理。

进一步的，所述固溶处理后的时效热处理的具体过程为：齿轮箱体固溶处理后马上进行时效热处理，转移入炉时长不大于25s，以不大于50℃/h的升温速度将炉温升到170～180℃，保温n2小时，其中n2等于齿轮箱最大壁厚除以25mm后加上2，最后不降温出炉。

进一步的，步骤2)中的振动时效处理的具体过程为：出炉后立即将齿轮箱体放置在耐高温橡胶垫上，将激振器和传感器固定于齿轮箱体上施加机械振动，时长0.25-0.5小时，对一吨重以下的齿轮箱施加0.25小时，一吨重以上的施加时间按重量每增加一吨而延长0.05小时，并且最后让齿轮箱体自然冷却。

进一步的，步骤1)与步骤2)中的间隔时间不超过5分钟。

进一步的，步骤1)完成后齿轮箱体的尺寸稳定性提高50-70％，步骤2)完成后齿轮箱体的尺寸稳定性提高到100％。

进一步的，步骤1)中所述铸造铝合金齿轮箱材质为欧标alsi7mg0.3或国标zl101a。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1、根据去应力退火原理是金属在一定温度作用下通过内部局部塑性变形(当应力超过该温度下材料的屈服强度时)或局部的弛豫过程(当应力小于该温度下材料的屈服强度时)使残余应力松弛而达到消除的目的；铝合金的时效强化原理是固溶淬火加热后内部形成许多微观空位而不稳定，之后时效使溶质原子析出强化相偏聚形成硬化区且向平衡状态转变的结果，所以，本发明先进行的时效热处理能有效消除齿轮箱体绝大部分内应力，稳定齿轮箱体组织和尺寸；材料为铸铝合金时，还能提高综合机械性能；之后进行冷却过程中的振动时效，振动时效原理是采用激振器的激振力作用，驱使工件产生振动，发生局部屈服，使晶体内部错位和晶界产生微观滑移，一部分错位获得足够大的能量，可以穿过晶界而进入另一个晶粒内，引起微量塑性变形，促使工件的残余应力得到松弛、均化和消除，在总体上表现为尺寸稳定，刚度、耐疲劳性提高，塑性得到改善；本发明使工件在温度作用下进行振动，更易发生局部屈服和引起微量塑性变形，促使残余应力得到松弛、均化和消除的程度更大；加上工件在振动中逐渐冷却，发生的局部屈服和微量塑性变形会随之固化特别稳定而使工件总体尺寸更加稳定，刚度、耐疲劳性和塑性得到改善；当工件材料为铸铝合金时，工件振动加大了时效过程中溶质原子的扩散、偏聚速度和程度，使溶质原子析出强化相而形成硬化区更加快速彻底，从而提高了综合机械性能，所以能完全消除齿轮箱体的残余内应力，使齿轮箱体组织和尺寸更加稳定，保证了后续精加工尺寸和精度的稳定无变形。

2、本发明材料为铸铝合金时，采取的时效处理温度位于不完全时效温度和完全时效温度之间，强度和塑性均在很高水平，其中塑性达到了最高值，组织和尺寸也稳定，加上后续冷却过程中的振动时效，塑性得到进一步改善，强度、刚度和耐疲劳性得到提高，组织和尺寸更加稳定。

3、相比自然时效生产周期需漫长的半年甚至一年以上；以往的焊接、铸铁或铸钢齿轮箱体去应力退火时间长且升温和降温速度慢，铸铝合金完全时效加热时间长且温度较高，本发明的生产周期更短，能耗更低。

附图说明

图1是本发明的工艺流程图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下文将结合说明书附图和较佳的实施例对本发明作更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体的实施例。

实施例1：

如附图1所示，一种齿轮箱体的时效处理方法，本实施例中的齿轮箱体为焊接、铸铁或铸钢齿轮箱体，包括以下步骤：

1)先对齿轮箱体进行时效热处理，时效热处理为去应力退火，去应力退火过程为：齿轮箱体在炉温不大于200℃入炉，然后以不大于100℃/h的升温速度将炉温升到550～600℃，保温n1小时，其中n1等于齿轮箱最大壁厚除以25mm，最后以不大于100℃/h的降温速度将炉温降到200℃时出炉；

2)时效热处理完成后立即进行振动时效处理，振动时效处理的具体过程为：出炉后立即将齿轮箱体放置在耐高温橡胶垫上，将激振器和传感器固定于齿轮箱体上施加机械振动，时长0.25-0.5小时，对一吨重以下的齿轮箱施加0.25小时，一吨重以上的施加时间按重量每增加一吨而延长0.05小时，并且最后让齿轮箱体自然冷却。

本实施例中，步骤1)与步骤2)中的间隔时间不超过5分钟；步骤1)完成后齿轮箱体的尺寸稳定性提高50-70％，步骤2)完成后齿轮箱体的尺寸稳定性提高到100％。

实施例2：

如附图1所示，一种齿轮箱体的时效处理方法，本实施例中的齿轮箱体铸铝合金齿轮箱体，铸造铝合金齿轮箱材质为欧标alsi7mg0.3或国标zl101a，时效处理方法包括以下步骤：

1)先对齿轮箱体进行时效热处理，时效热处理为固溶处理后的时效热处理，固溶处理后的时效热处理的具体过程为:齿轮箱体固溶处理后马上进行时效热处理，转移入炉时长不大于25s，以不大于50℃/h的升温速度将炉温升到170～180℃，保温n2小时，其中n2等于齿轮箱最大壁厚除以25mm后加上2，最后不降温出炉；

2)时效热处理完成后立即进行振动时效处理，振动时效处理的具体过程为：出炉后立即将齿轮箱体放置在耐高温橡胶垫上，将激振器和传感器固定于齿轮箱体上施加机械振动，时长0.25-0.5小时，对一吨重以下的齿轮箱施加0.25小时，一吨重以上的施加时间按重量每增加一吨而延长0.05小时，并且最后让齿轮箱体自然冷却。

本实施例中，步骤1)与步骤2)中的间隔时间不超过5分钟；步骤1)完成后齿轮箱体的尺寸稳定性提高50-70％，步骤2)完成后齿轮箱体的尺寸稳定性提高到100％。