變速箱油泵齒輪低壓真空滲碳工藝

張紅蓮 王強

(阜新德爾汽車部件股份有限公司,遼寧阜新 123000)

變速箱油泵齒輪低壓真空滲碳工藝

張紅蓮 王強

(阜新德爾汽車部件股份有限公司,遼寧阜新 123000)

目前,在汽車行業(yè),滲碳是使用最為廣泛的表面硬化工藝方法,而乙炔作為滲碳介質(zhì)的工藝已被廣泛的開發(fā)和應(yīng)用,2013年我公司購買進口設(shè)備——雙室真空滲碳油淬爐,主要用于變速箱油泵齒輪低壓真空滲碳,該設(shè)備采用低壓乙炔滲碳為脈沖式,即強滲→擴散→強滲→擴散,多個循環(huán)后達(dá)到所要求的滲層深度,由于沒有類似可控氣氛中的氧探頭傳感器,無法對低壓滲碳過程進行直接監(jiān)控,采用乙炔真空滲碳數(shù)據(jù)庫,對滲碳和擴散過程進行精確監(jiān)控。使?jié)B碳層更加均勻，變形量小等優(yōu)點。

低壓真空滲碳 乙炔 AvaV專家模擬程序

1 低壓真空滲碳工藝過程

1.1 滲碳前的準(zhǔn)備

檢查工藝路線、零件數(shù)量及試樣數(shù)量是否正確。檢查零件圖號、材料牌號、零件數(shù)量、試樣數(shù)量等。滲碳前工件專用清洗劑進行清洗，除去零件表面臟物，清洗后哄干。

滲碳零件每批需帶與零件材料相同、同一表面粗糙度的試樣5件，用以確定滲層深度、硬度檢驗等。如零件數(shù)量較大，超過一滲碳爐數(shù)量時，應(yīng)向申請車間提出增加試樣數(shù)量，具體數(shù)量由調(diào)度組協(xié)商確定。

檢查高純乙炔和高純氮氣(N2)的儲備量；檢查傳料臺是否在“安全位置”；檢查富化氣的流入管及廢氣排出管是否暢通；檢查電器、儀表是否能正常工作。

2 工件的滲碳

2.1 設(shè)備型號

2.2 材料牌號及工藝參數(shù)

材料：20CrMnTi；相關(guān)的滲碳工藝參數(shù)：設(shè)定的工件表面碳濃度為：1.00%；工件臨界碳濃度為：0.40%；滲碳時設(shè)定爐氣碳勢最高值：1.05%；乙炔氣體流量：每平方米200L/h；淬火油油溫：60-80℃。滲碳溫度：920±10℃；保溫時間及滲碳擴散時間：按照“Ipsen Vacu-Prof 4.0”模擬專家模擬時間計算。

2.3 工藝過程

將工件擺放在指定的工裝上，擺放均勻。入爐工件及工裝應(yīng)進行清洗并烘干，不應(yīng)有銹斑，不應(yīng)有對工件、爐膛產(chǎn)生有害影響的污物、低熔點涂層、鍍層等。

接通水系統(tǒng)電源及主電源開關(guān)，檢查面板有無報警，將“泵+外部冷卻水關(guān)”開關(guān)打到“0”。水系統(tǒng)的循環(huán)泵、風(fēng)機及噴淋泵的開關(guān)設(shè)置在自動位置，出水壓力為0.15-0.3Mpa。氮氣罐充氣壓力達(dá)到0.4-0.8Mpa，按下主控制柜上的“驅(qū)動開”按鈕。檢查爐門前機械式壓力表的指針是否在1000mbar的位置，如果不是，需要按下爐門控制柜“冷卻室充氣”按鈕，使壓力達(dá)到1000mbar，與大氣壓平衡，按下“開門”按鈕，打開爐門，用裝/卸料車將工件送到爐門前，將工件送入冷卻室。退出裝/卸料車，觀看料盤位置，按下“關(guān)門”和“爐門關(guān)閉安全提示”按鈕，關(guān)閉爐門。將加熱室超溫儀表調(diào)到比工藝要求高出10-20℃。在電腦VACU-PROF系統(tǒng)的“程序”中選擇待處理工件所需工藝，按“新程序 →爐子”。滲碳時打開乙炔氣瓶及閥門，壓力表壓力為1.0-1.5mbar，在控制柜上依次按下“加熱室泵循環(huán)開”、“冷卻室泵循環(huán)開”、“外部加熱過程循環(huán)開”和“工作循環(huán)開”按鈕，程序運行。當(dāng)在爐內(nèi)壓力抽至低于10pa，真空室基本達(dá)到無氧條件時，真空爐開始加熱。

表一

圖一 碳化物1-2級400

圖二 殘奧在1級,馬氏體等級2級 400X

工件采用脈沖方式供氣；真空室達(dá)到設(shè)定滲碳溫度，通入乙炔，控制爐內(nèi)壓力在10-1000pa之間，這時進入第一滲碳時段。當(dāng)工件表面達(dá)到該滲碳溫度下的奧氏體中的碳的溶解度極限值時，停止通入乙炔，并對真空室抽真空，進入擴散時段。滲碳時段和擴散時段重復(fù)進行，直至工件的滲碳層深度符合要求。富化氣單個脈沖時間不應(yīng)小于50s。

真空爐開始降溫至淬火溫度后進行淬火操作，淬火時，油淬室應(yīng)充入高純氮氣，壓強為400mbar-800mbar。淬火時，油槽應(yīng)進行攪拌和循環(huán)冷卻。

程序運行結(jié)束，出爐鈴響，將冷卻室回沖高純氮氣至1000mbar，到主控制柜上按“外部加熱過程循環(huán)關(guān)”和“加熱室泵循環(huán)關(guān)”按鈕到爐前控制柜上按下“開門”按鈕，爐門打開，工件在冷卻室放置10-20分鐘。

2.4 清洗(設(shè)備型號：WPSD-5-E)

工件應(yīng)冷至到小于100℃出爐，油淬工件出爐后經(jīng)進行清洗除油，保證后續(xù)回火時工件無油污，清洗機水溫為60-80℃。清洗劑采用專用清洗劑，濃度為1.0-3.0%。

2.5 回火(設(shè)備型號：D-5-E)

回火溫度：180℃±10℃；保溫時間：120min。氮氣保護：氮氣流量當(dāng)兩電磁閥都開壓力為4Nm3/h，單閥開啟時壓力為2Nm3/h。

注：淬火后至回火間隔時間不應(yīng)超過4h。

3 檢驗結(jié)果

硬度及滲碳層深度見表一，金相組織見圖一和圖二。

4 結(jié)語

低壓真空滲碳可以使齒輪各處滲碳層更加均勻。除此之外，低壓真空滲碳還具備以下一些特點：

(1)低壓真空滲碳可以大幅度降低生產(chǎn)成本和大幅度提高設(shè)備利用率。這是因為低壓真空滲碳的氣氛非常簡單，強滲期僅需乙炔，擴散期僅需氮氣且壓力非常低，因此使用氣氛的成本顯著降低。

(2)由于低壓真空滲碳的控制系統(tǒng)能夠?qū)B碳工藝進行精確控制，因此所處理的工件有良好的重復(fù)性，且工件變形小、表面光亮。

(3)低壓真空滲碳采用冷壁真空技術(shù)，無點火裝置，無失火危險，無污染，潔凈、安全，設(shè)備操作簡單、維修容易。總之，低壓真空滲碳比傳統(tǒng)的氣氛滲碳具有很大的優(yōu)勢。

[1]包兒,田紹潔.真空熱處理[M].遼寧科學(xué)技術(shù)出版社,2009.

[2]JB/T11078-2011.鋼件真空滲碳淬火[S].

[3]JB/T3999-2007.鋼件的滲碳與碳氮共滲淬火回火[S].