[发明专利]用于处理部件例如齿轮的方法

说明书

技术领域

本发明涉及金属部件的处理的领域，金属部件由钢制成以使得它们更能够经受当它们在使用中时它们承受的载荷。它尤其涉及齿轮的处理。

背景技术

其示例性实施例在图1中描述的齿轮是传递旋转载荷的机械部件。在附图中描述的齿轮1包括轮盘3，齿组5形成在轮盘3的外周。轮盘3由形成圆筒状并且其具有外部或内部花键8和外部滚动轴承连接盘9的圆柱形表面7轴向延伸。这些区域与机械组件的其他部件接触：例如齿组5与另一个齿轮的齿组接触，滚动轴承连接盘与滚动轴承的内环接触，并且花键和传动轴的相应花键接触。载荷因此通过这些区域传递，这些区域因此承受最大的应力。硬化处理通常提供来改进它们的耐磨性。

施加到上述区域的处理一般为表面硬化处理，目的在于改进硬度并且因此滑动性以及部件的寿命。

部件的其他区域的处理是可选的并且有时候当需要保持某些表面区域非硬化时必须避免。这是具有螺钉螺纹的壳体、细长区域、意在用于焊接的区域或甚至承受柔性载荷的齿轮的大轮盘。在部件中心的材料还必须保持合适的弹性水平。

为了实现该结果，一种已知方法是生产由弱合金钢制成的坯体，具有在0.10%到0.20%之间的碳含量，通过在合适气体环境下以900°-935℃的温度碳化来使坯体的表面富有碳，并且然后在包含添加剂的气体、油、或者水中淬火整个部件。

然后这在具有低碳含量的弱合金材料中产生穿透硬化部件，它的表面具有非常丰富的碳。该部件从表面向材料芯部呈现出硬化梯度。

该技术提供优点，它可以制造为适合于部件的任何形状并且它是高效的。然而，它真的需要可以证明足够长的处理时间。并且，制造过程通常是复杂的，因为需要用电解铜电镀掩盖某些区域—需要实施和去除铜电镀的操作或者“硬加工”操作—其需要很长和昂贵的加工过程。此外，因为该方法需要对整个部件淬火，必须预期整个部件变形并且必须在部件的多个区域上执行修正加工工作。同样，需要在硬化功能区域例如齿组或花键上进行精磨操作。

另一种已知方法是感应轮廓硬化。对此，使用由钢的基体材料制成，其具有比之前所述技术更高的碳含量，超过0.4%。例如，坯体由合金参照物60Cr4制成，其具有从0.56到0.64%的碳含量。产生坯体尤其需要加工齿组。然后执行选择的感应硬化操作。该操作包括仅加热待硬化的区域，使用沿着部件的轮廓布置的感应加热装置，并且包括进行硬化操作。然后这利用轮廓硬化产生表面被硬化到不被穿透硬化的部件。因为部件不经受任何碳化处理，碳含量不由处理改变并且保持在芯部与在表面上碳含量相同。

该方法快速推进，不需要掩膜，并且硬加工限制于硬化区域的精细研磨或表面研磨。通过选择性硬化，在非硬化区域中不会产生变形。然而，它真的具有不能总是执行良好以及难以优化的缺点。并且，需要适于高频发电机，其是昂贵的，并且另一方面，待处理的每个部件和每个区域需要创造专门的工具，并且因此代表高的投资成本。

发明内容

本发明的目的在于提供不具有现有技术的方法的缺点的方法。

因此本发明的第一方面在于使得能够获得接触区域的表面硬化，改进滑动性和寿命。

本发明的另一个方面在于在一毫米级别的深度上的硬化处理以便承载操作载荷，尤其是在齿轮情况中的齿组。

本发明的另一个方面在于提供一种避免穿透硬化部件的方法，以便保持弹性。

本发明的最后目的在于产生具有不被硬化的区域的部件。

根据本发明，这些目的利用制造由具有硬化表面区域的钢制成的机械部件的方法来实现，其特征在于，从部件坯体开始，它包括下列步骤：在冷却但不是淬火之后碳化，将所述区域感应加热到钢的奥氏体化温度，以及淬火。

通过使表面富有碳并且选择性地淬火待硬化的区域，保留碳化区域的表面特性并且与此同时简化加热处理程序。此外，通过选择性硬化，能够避免使整个部件变形，并且简化由加工步骤构成的程序。特别地，本发明的程序不需要任何“硬加工”，“硬加工”意指在非功能区域的碳化和淬火处理后硬度仍然很高的加工。不需要掩膜，其一方面在加热处理之前需要铜电镀操作，并且然后在热处理之后需要铜镀层去除操作。

根据另一个特征，所述材料是具有至少0.3%碳含量的钢。

使用的钢因为芯部不被硬化而保持弹性，并且与此同时因为碳化而能够富有碳到足以赋予期望硬度的程度。因此，根据另一个特征，表面的碳含量为至少0.7%。