[发明专利]一种用于内啮合齿轮泵中的内齿圈加工方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于内啮合齿轮泵中的内齿圈加工方法，属于机械加工技术领域。

背景技术

齿轮泵是液压系统中广泛采用的一种液压泵，可分为外啮合齿轮泵和内啮合齿轮泵。而内啮合齿轮泵常用于输送石油、化工、涂料、染料、食品、油脂、医药等行业中的牛顿液体或非牛顿液体，输送液体的种类可由轻质、挥发性液体，直至重质、粘稠，甚至半固态液体。内啮合齿轮泵是采用齿轮内啮合原理，内外齿轮节圆紧靠一边，另一边月牙块隔开。内齿轮轴上的主动齿轮带动内齿轮同向转动，在进口处齿轮相互分离形成负压而吸入液体，在出口处不断嵌入啮合形成高压将液体挤压输出。而泵体、内齿圈、月牙块、齿轮轴是内啮合齿轮泵中的重要零部件。其中，月牙块将齿轮轴和齿圈啮合运动所形成的工作容腔分隔成高压腔和低压腔，形成内啮合齿轮泵的径向密封，防止高压腔的油液泄漏到低压腔。众所周知，泵体-内齿圈，内齿圈-月牙块，齿轮轴-月牙块等运动副是内啮合齿轮泵中的主要运动副，也是比较容易发生磨损失效的运动副。泵体、内齿圈、月牙块、齿轮轴的结构以及材料配对和表面处理工艺等方面的设计，直接影响运动副的摩擦磨损特性和内啮合齿轮泵的效率与工作寿命。

但现有技术中的内齿圈一般采用二次碳氮共渗，采用插齿、推齿、拉齿成型，但是二次碳氮共渗的处理方法在保证内齿圈热变形良好的情况下氮化层深度没有办法达到使用要求，氮层深度只有0.4-0.5mm，HV不到850，从而容易由磨损导致硬化层失效，且反复的碳氮共渗处理导致内齿圈产生的热变形较大，不利于内齿圈的正常使用，此外，最终热处理不能保证内齿圈表面的粗糙程度。另外，采用插齿、推齿、拉齿成型的加工难度大，生产工序长，材料利用率低，制得的内齿圈硬度低，且材料消耗和产品能耗都比较大，造成成本高。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的上述问题，提供一种用于内啮合齿轮泵中的内齿圈加工方法，使加工得到的内齿圈表面硬度高，精度高，使用寿命长。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种用于内啮合齿轮泵中的内齿圈加工方法，所述的加工方法包括以下步骤：

S1、选用氮化钢材料作为原料，根据用于内啮合齿轮泵中的内齿圈的形状和规格经过锯切，锻造后形成内齿圈毛坯；

S2、将上述制作的内齿圈毛坯进行正火处理，正火处理的温度为930-950℃，保温时间为3-4小时，正火处理后空冷；

S3、将上述经过空冷后的内齿圈毛坯经过粗车，调质处理然后再经过精车、钻孔、去毛刺和退火处理；

S4、将上述经过退火处理后的内齿圈毛坯先后经过打磨、粗割、半精割、精割，保温处理后再进行离子氮化处理，最后经磨削后成型后得内齿圈产品。

本发明内齿圈的加工工艺先通过正火处理，可减小内齿圈的变形，改善切削加工性。经研究后本发明在调质处理后，先后进行去应力退火、打磨、粗割、半精割、精割，保温处理，然后将氮化处理调整为离子氮化处理，与气体渗氮相比具有渗氮速度快、渗氮层组织易于控制、脆性小、无环境污染、节约电能，气源、变形小等优点，可使本发明加工得到的内齿圈有较高的表面硬度，使表面硬度HV可达1000以上，使内齿圈在保证整体变形较小（整体变形量不大于0.05mm）的情况下氮化层深度达到0.8mm，并具有较好的耐磨性，较好的抗磨蚀性，高的接触疲劳强度和弯曲疲劳强度。此外，本发明在离子氮化处理前先对内齿圈进行调质处理，使其具有良好的塑性和韧性，离子氮化处理后不再实施淬火、回火，从而使本发明的加工工序较简便。另外，本发明通过去应力退火、打磨、粗割、半精割、精割大大提高了内齿圈的精度，保证内齿圈齿形变形控制在公差范围及表面粗糙度。

在上述用于内啮合齿轮泵中的内齿圈加工方法中，步骤S1中所述的氮化钢由以下质量百分比的成分组成：C：0.36-0.40%、Si：0.20-0.40%，Mn：0.4-0.6%，Cr：1.4-1.6%，Al：0.7-1.10%，Mo：0.2-0.23%，Ni≤0.30%，Cu≤0.30%，S≤0.035%，P≤0.035%，余量为Fe。内齿圈在氮化处理时，会使齿圈的表面形成一层硬度很高又耐腐蚀的氮化物（主要为Fe₂N、Fe₃N、Fe₄N）。内齿圈的机械性能决定着含碳量，含碳量高时会阻碍N的扩散，从而减少氮化层的厚度，而含碳量少时，内齿圈截面上的硬度梯度变化就会大，从而造成氮化层容易剥离。Mn的作用是增加渗氮后内齿圈的表面硬度，Cr可以增加氮化层的厚度，Mo可以防止长时间加热造成的回火脆性，Cr、Si、Al对内齿圈材质的改良也很重要。