一種汽車變速箱用倒檔從齒鍛壓工藝的制作方法
本發明涉及一種汽車變速箱用倒檔從齒鍛壓工藝。
背景技術：
汽車變速箱分為手動、自動兩種，手動變速箱主要由齒輪和軸組成，通過不同的齒輪組合產生變速變矩；而自動變速箱AT是由液力變扭器、行星齒輪和液壓操縱系統組成，通過液力傳遞和齒輪組合的方式來達到變速變矩。
手動變速箱主要由齒輪和軸組成，通過不同的齒輪組合產生變速變矩；而自動變速箱AT是由液力變扭器、行星齒輪和液壓操縱系統組成，通過液力傳遞和齒輪組合的方式來達到變速變矩。
自動變速箱是相對于手動變速箱而出現的一種能夠自動根據汽車車速和發動機轉速來進行自動換擋操縱的變速裝置。目前汽車自動變速箱常見的有四種型式，分別是液力自動變速箱(AT)、機械無級自動變速箱(CVT)、電控機械自動變速箱(AMT)和雙離合自動變速箱。
而不論是手動變速箱還是自動變速箱，其內的倒檔從齒均為重要組成部分，倒檔從齒性能的優劣，將直接影響汽車變速箱的正常、安全的運轉。現有汽車變速箱用倒檔從齒均采用鍛造工藝，鍛造是一種利用鍛壓機械對金屬坯料施加壓力，使其產生塑性變形以獲得具有一定機械性能、一定形狀和尺寸鍛件的加工方法，鍛壓(鍛造與沖壓)的兩大組成部分之一。通過鍛造能消除金屬在冶煉過程中產生的鑄態疏松等缺陷，優化微觀組織結構，同時由于保存了完整的金屬流線，鍛件的機械性能一般優于同樣材料的鑄件。相關機械中負載高、工作條件嚴峻的重要零件，除形狀較簡單的可用軋制的板材、型材或焊接件外，多采用鍛件。
其中，鍛造用料主要是各種成分的碳素鋼和合金鋼，其次是鋁、鎂、銅、鈦等及其合金。材料的原始狀態有棒料、鑄錠、金屬粉末和液態金屬。金屬在變形前的橫斷面積與變形后的橫斷面積之比稱為鍛造比。正確地選擇鍛造比、合理的加熱溫度及保溫時間、合理的始鍛溫度和終鍛溫度、合理的變形量及變形速度對提高產品質量、降低成本有很大關系。
對于汽車變速箱用齒輪的鍛造，目前國內主要存在如下文獻：
專利公開號：CN1229018，公開了一種變速器齒輪制作方法，熱鍛制坯后，進行重結晶加熱，冷卻過程中控制冷卻速度使之硬度符合布氏硬度HB165～210。此后進行齒坯的車削加工和滾齒，將開齒后的齒輪進行齒部的感應加熱淬火、回火，使其硬度在洛氏硬度HRC30～48范圍內調節。轉入機加工進行剃齒，最后進行氣體滲氮。本發明實現了齒輪的高效率加工，通過基體的強韌化處理輔以韌性滲氮，使滲氮齒輪的強度超過了20CrMnTi鋼滲碳淬火的水平。然而該專利方法過于簡單，且普遍性高，對于變速箱用倒擋從齒的生產加工方法并未專門描述。
技術實現要素：
為解決上述存在的問題，本發明的目的在于提供一種汽車變速箱用倒檔從齒鍛壓工藝，所述鍛壓工藝步驟設計合理，所得倒檔從齒硬度高，耐磨性好，耐腐性高，鍛壓成本低，鍛壓工藝對環境友好。
為達到上述目的，本發明的技術方案是：
一種汽車變速箱用倒檔從齒鍛壓工藝，包括如下步驟：
1)制坯
將用于制造檔位齒輪的齒輪鋼進行鋸床下料，對下料進行電爐加熱，加熱溫度800～950℃，然后送入熱模鍛壓力機中進行鍛造，鍛造壓力為800～1000MPa，鍛造比為2～3，始鍛溫度1100～1200℃，終鍛溫度950～1050℃，得所述倒檔從齒坯件，坯件高度與坯件直徑之間比值為 1.5～2.5；
2)正火
將所述坯件置于正火爐中，以1.5～2℃/min的速率升溫至680～700℃，再以1.0～1.5℃/min的速率升溫至960～1050℃，保溫2～2.5小時出爐，空冷至室溫，冷卻速度10～15℃/min；
3)車削加工
采用數控車床對正火處理后的毛坯進行車削加工，進行切邊、沖孔，同步完成坯件孔徑、端面及外圓的加工，孔徑、端面及外圓分別預留1～2mm的加工余量，整體表面粗造度為Ra5～6μm；
4)滲碳、淬火
將車削加工后的坯件置于加熱爐內，在滲碳劑中以15～20℃/min的速率升溫至900～950℃進行滲碳，滲碳時間2～4小時，將滲碳后的齒輪冷卻至810～850℃，均溫1～1.5小時，然后在80～100℃淬火油中淬火；
5)回火
將淬火后的坯件送入回火爐中進行回火處理，回火溫度500～550℃，保溫2～4h后，以10℃/min的速度冷卻至室溫；
6)磨削加工
對回火處理后的坯件的孔徑、端面及外圓進行磨削加工，磨削去除外圓加工余量至表面粗造度為Ra0.6～0.8μm，磨削去除孔徑加工余量至表面粗糙度為Ra0.6～0.8μm，磨削去除端面加工余量至表面粗糙度為Ra0.6～0.8μm；
7)拋丸、探傷
將磨削加工后的坯件送入履帶式拋丸機進行拋丸處理，用熒光磁粉進行磁粉探傷、超聲波探傷處理；
8)磷皂化處理、清理、拋光、涂防銹油
將磨削加工處理后的坯件進行磷皂化處理，清理去除表面氧化皮，送入齒輪拋光機拋光，涂覆防銹油，干燥，得所述汽車變速箱用倒檔從齒。
進一步，所述倒檔從齒用齒輪鋼其化學成分質量百分比為：C：0.16～0.21％，Si：0.10～0.12％，Mn：0.80～1.15％，Cr：1.20～1.21％，P：0.015～0.018％，Al：0.05～0.07％，Ni：0.01～0.25％，Mo：0.15～0.35％，W：0.08～0.15％，Nb：0.08～0.15％，N≤0.002％，O≤0.0015％，余量為Fe和不可避免的雜質元素。
另，所述倒檔從齒用齒輪鋼生產方法包括如下步驟：
1)冶煉、鑄造
按下述化學成分采用電爐進行冶煉、鑄造：C：0.16～0.21％，Si：0.10～0.12％，Mn：0.80～1.15％，Cr：1.20～1.21％，P：0.015～0.018％，Al：0.05～0.07％，Ni：0.01～0.25％，Mo：0.15～0.35％，W：0.08～0.15％，Nb：0.08～0.15％，N≤0.002％，O≤0.0015％，余量為Fe和不可避免的雜質；按上述成分進行冶煉并澆鑄成鑄坯；
2)鑄坯加熱
將所得鑄坯送至加熱爐加熱，鑄坯在爐時間1.2～1.5min/mm，鑄坯出爐溫度1230～1265℃；
3)軋制、冷卻
將所得鑄坯保溫后軋制，終軋溫度1000～1050℃，軋后待溫至830～860℃，然后水冷至室溫、酸洗，得所述倒檔從齒用齒輪鋼。
另有，步驟1)熱模鍛壓力機為1600T熱模鍛壓力機或4000T熱模鍛壓力機。
再，步驟1)中所述鍛造采用閉式熱模鍛。
再有，步驟4)所用滲碳劑為煤油。
且，步驟4)所述滲碳步驟中，滲碳分為起始階段、強滲階段和擴散階段，起始階段的碳勢CP為0.8～0.9C％，強滲階段的碳勢CP為0.9～1.02C％；擴散階段的碳勢0.75～0.5C％，起始階段的時間為0.5～0.8小時，強滲階段的時間1.2～2.5小時，擴散階段的時間為0.3～0.7小時。
另，所述磷皂化處理時間為1～2小時。
本發明的有益效果在于：
所述鍛造工藝結合汽車變速箱用倒檔從齒結構專門設計，不需要剃齒等工序，工藝步驟設計合理，針對性強，所得倒檔從齒采用特制齒輪鋼鍛壓而成，齒表面硬度為60～65HRC；有效硬化層深HV550；芯部硬度40～45HRC，適應汽車變速箱運轉的特性，抗拉強度高達900～1000MPa，屈服強度高達800～900MPa，在解除疲勞循環基礎N＝5×107時，惰齒輪彎曲疲勞極限σflim高達490～510MPa，通過磷皂化處理、清理、拋光、涂防銹油處理，惰齒輪表面光澤度高，美觀實用，且耐腐蝕能力強。
附圖說明
圖1為本發明所提供的一種汽車變速箱用倒檔從齒鍛壓工藝所得倒檔從齒的結構示意圖。
具體實施方式
以下實施例用于說明本發明，但不能用來限制本發明的范圍。實施例中采用的實施條件可以根據廠家的條件作進一步調整，未說明的實施條件通常為常規實驗條件。
參見圖1，本發明所提供的一種汽車變速箱用倒檔從齒鍛壓工藝所得倒檔從齒包括一圓盤100，內接于所述圓盤100的第一圓管101，內接于第一圓管101內壁的第二圓管102，第二圓管102水平高度低于第一圓管101，內接于第二圓管102內壁的第三圓管103，第三圓管103水平 高度高于第二圓管102低于第一圓管101，所述圓盤100、第一圓管101、第二圓管102、第三圓管103為一體式結構。
本發明提供一種汽車變速箱用倒檔從齒鍛壓工藝，包括如下步驟：
1)制坯
將用于制造檔位齒輪的齒輪鋼進行鋸床下料，對下料進行電爐加熱，加熱溫度800～950℃，然后送入熱模鍛壓力機中進行鍛造，鍛造壓力為800～1000MPa，鍛造比為2～3，始鍛溫度1100～1200℃，終鍛溫度950～1050℃，得所述倒檔從齒坯件，坯件高度與坯件直徑之間比值為1.5～2.5；
2)正火
將所述坯件置于正火爐中，以1.5～2℃/min的速率升溫至680～700℃，再以1.0～1.5℃/min的速率升溫至960～1050℃，保溫2～2.5小時出爐，空冷至室溫，冷卻速度10～15℃/min；
3)車削加工
采用數控車床對正火處理后的毛坯進行車削加工，進行切邊、沖孔，同步完成坯件孔徑、端面及外圓的加工，孔徑、端面及外圓分別預留1～2mm的加工余量，整體表面粗造度為Ra5～6μm；
4)滲碳、淬火
將車削加工后的坯件置于加熱爐內，在滲碳劑中以15～20℃/min的速率升溫至900～950℃進行滲碳，滲碳時間2～4小時，將滲碳后的齒輪冷卻至810～850℃，均溫1～1.5小時，然后在80～100℃淬火油中淬火；
5)回火
將淬火后的坯件送入回火爐中進行回火處理，回火溫度500～550℃，保溫2～4h后，以10℃/min的速度冷卻至室溫；
6)磨削加工
對回火處理后的坯件的孔徑、端面及外圓進行磨削加工，磨削去除外圓加工余量至表面粗造度為Ra0.6～0.8μm，磨削去除孔徑加工余量至表面粗糙度為Ra0.6～0.8μm，磨削去除端面加工余量至表面粗糙度為Ra0.6～0.8μm；
7)拋丸、探傷
將磨削加工后的坯件送入履帶式拋丸機進行拋丸處理，用熒光磁粉進行磁粉探傷、超聲波探傷處理；
8)磷皂化處理、清理、拋光、涂防銹油
將磨削加工處理后的坯件進行磷皂化處理，清理去除表面氧化皮，送入齒輪拋光機拋光，涂覆防銹油，干燥，得所述汽車變速箱用倒檔從齒。
進一步，所述倒檔從齒用齒輪鋼其化學成分質量百分比為：C：0.16～0.21％，Si：0.10～0.12％，Mn：0.80～1.15％，Cr：1.20～1.21％，P：0.015～0.018％，Al：0.05～0.07％，Ni：0.01～0.25％，Mo：0.15～0.35％，W：0.08～0.15％，Nb：0.08～0.15％，N≤0.002％，O≤0.0015％，余量為Fe和不可避免的雜質元素。
另，所述倒檔從齒用齒輪鋼生產方法包括如下步驟：
1)冶煉、鑄造
按下述化學成分采用電爐進行冶煉、鑄造：C：0.16～0.21％，Si：0.10～0.12％，Mn：0.80～1.15％，Cr：1.20～1.21％，P：0.015～0.018％，Al：0.05～0.07％，Ni：0.01～0.25％，Mo：0.15～0.35％，W：0.08～0.15％，Nb：0.08～0.15％，N≤0.002％，O≤0.0015％，余量為Fe和不可避免的雜質；按上述成分進行冶煉并澆鑄成鑄坯；
2)鑄坯加熱
將所得鑄坯送至加熱爐加熱，鑄坯在爐時間1.2～1.5min/mm，鑄坯 出爐溫度1230～1265℃；
3)軋制、冷卻
將所得鑄坯保溫后軋制，終軋溫度1000～1050℃，軋后待溫至830～860℃，然后水冷至室溫、酸洗，得所述倒檔從齒用齒輪鋼。
另有，步驟1)熱模鍛壓力機為1600T熱模鍛壓力機或4000T熱模鍛壓力機。
再，步驟1)中所述鍛造采用閉式熱模鍛。
再有，步驟4)所用滲碳劑為煤油。
且，步驟4)所述滲碳步驟中，滲碳分為起始階段、強滲階段和擴散階段，起始階段的碳勢CP為0.8～0.9C％，強滲階段的碳勢CP為0.9～1.02C％；擴散階段的碳勢0.75～0.5C％，起始階段的時間為0.5～0.8小時，強滲階段的時間1.2～2.5小時，擴散階段的時間為0.3～0.7小時。
另，所述磷皂化處理時間為1～2小時。
其中，表1為本發明各個實施例所提供的一種汽車變速箱用倒檔從齒鍛壓工藝中所用齒輪鋼的成分列表。表2為本發明各個實施例所提的一種汽車變速箱用倒檔從齒鍛壓工藝所得倒檔從齒的機械性能列表。
表1(單位：wt％)
表2
本發明所提供的一種汽車變速箱用倒檔從齒鍛壓工藝，所述鍛造工藝結合汽車變速箱用倒檔從齒結構專門設計，不需要剃齒等工序，工藝步驟設計合理，針對性強，所得倒檔從齒采用特制齒輪鋼鍛壓而成，齒表面硬度為60～65HRC；有效硬化層深HV550；芯部硬度40～45HRC，適應汽車變速箱運轉的特性，抗拉強度高達900～1000MPa，屈服強度高達800～900MPa，在解除疲勞循環基礎N＝5×107時，惰齒輪彎曲疲勞極限σflim高達490～510MPa，通過磷皂化處理、清理、拋光、涂防銹油處理，惰齒輪表面光澤度高，美觀實用，且耐腐蝕能力強。
需要說明的是，以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非限制。盡管參照較佳實施例對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對發明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發明技術方案的范圍，其均應涵蓋在本發明的權利要求范圍中。
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