[发明专利]齿圈齿面激光硬化处理方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种齿圈齿面激光硬化处理方法，属于汽车零件加工方法。

背景技术：

齿圈是汽车等产品减速、变速机构中的重要零件，如汽车轮边减速桥齿圈、汽车变速器齿圈等。减速、变速机构中各零部件之间的配合精度要求高，不能产生偏载。其中关键部件齿圈加工要求精度高，热处理变形小，具有适当强度和高的表面硬度。但齿圈属大尺寸薄壁零件，加工及热处理的难度较大，其中最突出的问题就是热处理变形大，且很难控制，造成齿圈尺寸超差，影响其产品质量及使用性能。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种齿圈齿面激光硬化处理方法，是以高能量聚焦激光束快速扫描工件，使被照射的金属或合金表面温度以及快速度升高到相变点以上，激光束离开被照射部位时，由于热传导作用，处于冷态的基体使其迅速冷却而进行自冷淬火，得到较细小的硬化层组织，其处理变形小；强化了齿圈表面，解决了常规热加工工艺所面临的齿圈变形大的难题。

本发明的技术方案是这样实现的：一种齿圈齿面激光硬化处理方法，其特征在于：齿圈(1)的每个齿两侧面及其齿顶附近激光硬化处理方法相同，其处理方法如下：①将齿圈置于回转工作台卡具上，齿长方向垂直于回转工作台台面；②齿圈(1)上端放置挡光圈；③合理匹配激光功率为400-4000W、激光束扫描速度为10-80mm/min、聚焦镜焦距为200-800mm、离焦量绝对值<80mm、保护气可以是氩气和氮气等激光硬化处理参数；④导光筒中心偏离齿圈(1)中心；⑤激光束以20°~60°角入射至齿圈(1)齿侧处理表面；⑥导光头上下移动，配之以回转台周期性小角度分度回转，或导光头上下移动并转动，在处理表面形成激光硬化带；其激光硬化带数量为≧2条/齿；激光硬化带长度(L)为20～150mm；激光硬化带宽度(W)为2~12mm；齿侧面激光硬化带(2)表面积占齿侧面表面积比即L范围内为10％~100％；激光硬化带(2)深(D)为0.1~1.0mm；齿尖附近的齿顶处激光硬化带(2)宽度(W1)为<3D/4；⑦光拦一次开关，完成齿圈(1)所有齿面的激光硬化处理。

本发明的积极效果是提高了齿圈的每个齿两侧齿面节圆及其附近表面与行星齿轮等齿面啮合时，要求有较高的硬度和耐磨性，将齿圈齿面进行局部、选择性激光硬化处理，形成一定硬化模型的激光处理硬化带，达到提高表面硬度的目的，同时由于激光淬火自身的特点，齿圈的淬火变形很小，完全满足设计及生产技术要求；钢铁材料激光淬火都具有明显的硬化效果，齿圈的材料主要有45钢和42CrMo等，其激光硬化处理的表面硬度可达672HV0.2(58.5HRC)以上，满足齿圈硬化技术要求；由于齿圈是每个齿的一定长度和宽度的侧表面与行星齿轮等啮合，因此，其激光处理硬化带的尺寸及其分布(激光处理硬化模型)很重要，同时也需采用特定技术方法，在齿圈表面形成所需硬化模型的激光处理硬化带。

附图说明：

图1齿圈表面激光淬火带示意图

图2齿圈激光硬化层横截面示意图

具体实施方式：

下面结合附图和实施例对本发明做进一步的描述：

实施例1：

如图1、2所示，齿圈的每个齿两侧面及其齿顶附近激光硬化处理方法相同，其具体处理方法如下：①将齿圈置于回转工作台卡具上，齿长方向垂直于回转工作台台面；②齿圈上端放置挡光圈；③合理匹配激光功率为800W、激光束扫描速度为30mm/min、聚焦镜焦距为300mm、离焦量绝对值<10mm、保护气可以是氩气和氮气等激光硬化处理参数；④导光筒中心偏离齿圈中心；⑤激光束以40°角入射至齿圈齿侧处理表面；⑥导光头上下移动，配之以回转台周期性小角度分度回转，在处理表面形成激光硬化带；其激光硬化带数量为2条/齿；激光硬化带长度(L)为50mm；激光硬化带宽度(W)为2mm；齿侧面激光硬化带表面积占齿侧面表面积比(L范围内)为10％；激光硬化层深(D)为0.2mm；齿尖附近的齿顶处激光硬化带宽度(W1)为<3D/4；⑦光拦一次开关，完成齿圈所有齿面的激光硬化处理。

实施例2：