[发明专利]一种薄壁内齿圈渗碳淬火的方法及其使用的模具

说明书

本发明公开了一种薄壁内齿圈渗碳淬火用模具及其方法，属于机械制造技术领域。其解决了现有技术中的高精度薄壁内齿圈在渗碳淬火后尺寸精度达不到要求的缺陷。其主要包括模具本体，所述模具本体包括底座，底座上安装限位柱，所述模具本体上开设冷却水道。同时包括热处理方法，所述热处理方法把产品残余奥氏体含量降低到10%以下，并且在模具限形的条件下进行冷冻处理和低温回火，降低马氏体的晶格畸变，减少淬火应力，保证内齿圈脱模后跨棒距的变动量、缩量及形位公差达到技术要求，还可以提高工件齿面的硬度和耐磨性。适用的产品原材料如16Cr3NiWMoVNbE、12Cr2Ni4A、20Cr2Ni4A、18CrNiMo7‑6、20CrNi3A、18Cr2Ni4WA等低碳中高合金渗碳钢，适用的产品主要为需渗碳淬火的高精度异形薄壁内齿圈。

技术领域

本发明属于机械制造技术领域，具体地说，尤其涉及一种薄壁内齿圈渗碳淬火用模具及其方法。

背景技术

内齿圈渗碳后限形淬火热处理的运用已经较为广泛，例如运用淬火压床进行压模限形淬火，或者采用芯棒进行限形淬火。低碳中高合金渗碳钢内齿圈采用芯棒渗碳限形淬火后，残余奥氏体较多，且渗碳淬火应力较大，脱模后内齿圈由于残余奥氏体的转变及淬火应力的作用,内齿圈的尺寸精度和形状位置精度仍然会有一定的变化，跨棒距的变动量和缩量还会有进一步变大，达不到高精度内齿圈的技术要求。

发明内容

本发明目的是提供一种薄壁内齿圈渗碳淬火用模具及其方法，适用的产品原材料如16Cr3NiWMoVNbE、12Cr2Ni4A、12CrNi3A 、20Cr2Ni4A、18CrNiMo7-6、20CrNi3A、18Cr2Ni4WA等低碳中高合金渗碳钢，适用的产品主要为需渗碳淬火的高精度异形薄壁内齿圈。以克服现有技术中的高精度薄壁内齿圈在渗碳淬火后尺寸精度达不到要求的缺陷。

本发明是采用以下技术方案实现的：一种薄壁内齿圈渗碳淬火用模具，包括模具本体，所述模具本体包括底座，底座上安装限位柱，所述模具本体上开设冷却水道。

进一步地，所述冷却水道包括环形槽，所述环形槽开设在限位柱顶部，所述环形槽底部开设多个水道，所述水道穿过模具本体。

进一步地，所述底座上安装至少3个台阶棱，所有所述台阶棱的顶面在同一个水平面。

进一步地，所述台阶棱的数量是3个或6个。

进一步地，所述模具本体的材质是热作模具钢。

进一步地，所述限位柱顶部设置导向倒角。

进一步地，所述模具本体的材质是热作模具钢。

一种薄壁内齿圈渗碳淬火的方法，包括如下步骤：

1）、将内齿圈放入到渗碳炉中进行渗碳，渗碳温度是900℃~940℃；

2）、将渗碳完的内齿圈从渗碳炉中取出，放入缓冷罐，使内齿圈缓慢冷却至300℃以下，冷却速度为2℃~4℃/分钟，所述缓冷罐中加入惰性气体；

3）、将内齿圈进行高温回火，高温回火温度是620℃~680℃，高温回火后采用空冷或风冷至室温；

4）、将内齿圈放入淬火炉中进行加热，并在淬火炉中进行保温处理；

5）、将内齿圈从加热炉中移出并立即放入到所述模具本体上，使内齿圈底部与模具本体上的台阶棱接触，并使所述限位柱在内齿圈中，加热后的高温内齿圈的齿顶圆的小径大于限位柱的外径，将模具本体和内齿圈放入淬火介质中进行冷却，冷却后的内齿圈与限位柱相互抱紧；

6）、将相互抱紧的模具本体和内齿圈进行冷冻处理，冷冻温度是-60℃~-80℃；

7）、将模具本体和内齿圈进行低温回火，回火温度是160℃~200℃；