一種高性能蝸輪蝸桿減速機制造技術

本發明專利技術涉及一種高性能蝸輪蝸桿減速機，屬于減速機加工技術領域。該高性能蝸輪蝸桿減速機包括殼體，在殼體內設有相嚙合的蝸輪和蝸桿，蝸桿由鎂合金制成，鎂合金的組成元素及質量百分比為：Zn1.50?3.20％、B0.05?0.10％、Zr0.20?0.80％、Y0.25?0.80％、Al0.02?0.08％、余量為Mg及不可避免的雜質。本發明專利技術蝸輪蝸桿減速機中的蝸桿采用鎂合金制得，顯著提高蝸桿的力學性能和機械性能，尤其是顯著提高蝸桿的強度、耐熱性、抗高溫蠕變性能、耐腐蝕，進而提高蝸輪蝸桿減速機的綜合性能，延長蝸輪蝸桿減速機的使用壽命。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種高性能蝸輪蝸桿減速機，屬于減速機加工

技術介紹
通常，減速機為用于以低速的旋轉力的方式輸出從馬達等的動力裝置所輸入的高速的旋轉力的裝置。例如，這種減速機安裝于工業用機器人的關節等來起到對從動力裝置所輸入的高速的旋轉力進行減速，使旋轉力達到動力需求位置所需的適當的旋轉力的作用。已開發的減速機根據減速方式分為多種。例如，蝸輪蝸桿減速機減速機、有諧波(harmonic)減速機、行星針輪(cyclo)減速機、RV(revolutionaryvector)減速機、球(ball)減速機及行星齒輪減速機。行星針輪減速機通常包括針齒輪和偏心齒輪，偏心齒輪以與針齒輪相對應地嚙合的方式形成擺線齒形，偏心齒輪借助曲軸相對旋轉，利用基于上述針齒輪和偏心齒輪之間的齒數之差而產生的相對旋轉來對所輸入的高速的旋轉力進行減速，使旋轉力達到低速。RV減速機具有與行星針輪減速機相似的結構。行星齒輪減速機通常包括以相互嚙合的方式轉動的多個齒輪，利用輸入側的齒輪和輸出側的齒輪之間的齒數比來對旋轉速度進行減速。蝸輪蝸桿減速機是一種動力傳達機構，利用齒輪的速度轉換器，將電機(馬達)的回轉數減速到所要的回轉數，并得到較大轉矩的機構。在目前用于傳遞動力與運動的機構中，減速機的應用范圍相當廣泛。無論哪種減速機均需要用蝸桿與齒輪配合，使之旋轉，蝸桿必須具有足夠的剛性去承受力和力矩的作用，防止變形，保證傳動質量，因此，蝸桿性能的好壞對其能否正常工作以及其使用壽命的影響很大。因此這就要求蝸桿不僅具有良好機械性能和力學性能，且具有良好的耐熱性和耐腐蝕性等性能。現在技術中的蝸桿普遍采用各種優質合金鋼鍛造成型，盡管硬度較高，但減震性差、耐熱性差、耐腐蝕性差。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供一種表面硬度高、強度高、耐熱性好、耐腐蝕性好等綜合性能好的高性能蝸輪蝸桿減速機。本專利技術的目的可通過下列技術方案來實現：一種高性能蝸輪蝸桿減速機，包括殼體，在殼體內設有相嚙合的蝸輪和蝸桿，所述蝸桿由鎂合金制成，所述鎂合金的組成元素及質量百分比為：Zn：1.50％-3.20％、B：0.05％-0.10％、Zr：0.20％-0.80％、Y：0.25％-0.80％、Al：0.02％-0.08％、余量為Mg及不可避免的雜質。本專利技術高性能蝸輪蝸桿減速機中的蝸桿由鎂合金制成，所用的鎂合金中添加有適量的B、Zr、Y，通過各元素之間的合理配置以及協同作用，顯著提高鎂合金蝸桿的力學性能和機械性能，尤其是顯著提高蝸桿的強度、耐熱性、抗高溫蠕變性能、耐腐蝕，進而延長蝸輪蝸桿減速機的使用壽命。在本專利技術蝸桿鎂合金中加入適量的鋯，可以細化晶粒，減少熱烈傾向，提高力學性能。因為鋯的化學活潑性高，易與其他元素如鋁、硅、鐵、錫和錳等元素形成難熔金屬間化合物，而喪失鋯的細化晶粒左右，因此，本專利技術鎂合金中盡量減少上述元素的含量。鋯細化晶粒的原因在于在液態鎂中鋯的溶解度隨溫度降低而減少，在凝固過程中，鋯首先以α-Zr結晶析出，其點陣結構與鎂相似，起非自發形核作用從而能夠細化晶粒。另外，鋯還能夠提高鎂合金的熔點，從而有效改善蝸桿的高溫性能和耐腐蝕性。盡管因為本專利技術蝸輪蝸桿減速機的蝸桿鎂合金中含有Zr，應避免鋁、硅、鐵、錫和錳等元素的存在，但本專利技術鎂合金中加入1.50％-3.20％Zn和極少量0.02％-0.08％的Al，Al和Zn在鎂合金中的固溶度較大，在鎂合金中同時加入Zn與Al，它們的協同作用可以有效提高鎂合金的強度、硬度以及耐腐蝕性等。一方面，Zn可以促進Al在鎂合金中的溶解，增大Al的溶解度，進一步提高Al在鎂合金中的作用，而Al不僅在固溶處理和時效處理的過程中起到沉淀強化的作用，提高合金的強度、硬度、可鑄性，還可在合金的表面形成氧化鋁保護膜，提高合金的耐腐蝕性能。另一方面，Zn可以減少Fe、Ni、Cu等有害雜質對于合金耐腐蝕性能的影響。但Al和Zn的加入量都不能過高，尤其是Al，若Al的含量過高，不僅會影響Zr的左右，還會使合金有形成顯微縮松的傾向，而Zn含量過高則會增大合金的熱裂傾向。在鎂合金中，由于形成條件不同，鐵相在合金中的存在形式可能為單質、固溶體或者金屬間化合物。由于鎂的平衡電位和穩定電位都非常負，而鐵的析氫電位較低，則鐵相的存在會嚴重影響蝸桿的耐腐蝕性；同時，鐵相的存在會嚴重損害鎂合金的組織和力學性能，導致其柔韌性降低，脆性增加。為了有效抑制鐵相的有害影響，本專利技術蝸桿鎂合金中加入了適量的B作為除鐵劑，在鎂液中與Fe相互作用，形成溶解度極小、熔點高且密度大的金屬間化合物FeB等沉淀，達到除去雜質Fe的目的。稀土元素Y在鎂中的固溶度大，可起到固溶強化、沉淀強化等作用，其在鎂中的擴散系數小，通過減慢再結晶過程和提高再結晶溫度，可以減小晶界和相界的擴散滲透性以及相界的聚集作用，而且稀土元素Y能與Mg、Al、Zn等形成高熔點、熱穩定性好的金屬間化合物以實現彌散強化作用，從而提高鎂合金的高溫力學性能、抗高溫蠕變性等。Mg的原子半徑為0.160mm，電負性為1.31，稀土元素Y的原子半徑為0.182mm，電負性為1.22，由此可見Y的原子半徑與鎂原子的相對差值在15％之內，電負性差值小于0.4，因此可以形成有限的固溶體以及穩定的化合物，從而更好的實現Y在鎂合金中的作用。在本專利技術中添加0.25-0.8％的Y，合金主要為Mg3YZn6相以及少量的Mg3Y2Zn3相，在此范圍內，隨著釔含量的增加，Mg3YZn6相增加，當釔含量大于1％時，則全部析出Mg3Y2Zn3相，且過多的Y會導致鎂合金的強度、塑性以及硬度均下降。當蝸桿中的釔鋅比為0.2-0.25時，主相析出Mg3YZn6相，晶粒組織細密，從而獲得最佳的綜合性能。當鋅含量過高，釔在鎂合金中的溶解度下降，所以當釔含量過高時，必將析出大量的三元化合物，Mg3YZn6相相應減少Mg3Y2Zn3相增加，并沿晶界富集，導致室溫拉伸強度明顯降低，因此釔鋅比是保證蝸桿具有良好綜合性能的至關重要的因素。進一步地，所述鎂合金的組成元素及質量百分比為：Zn：1.80％-2.80％、B：0.06％-0.09％、Zr：0.35％-0.60％、Y：0.32％-0.68％、Al：0.03％-0.06％、余量為Mg及不可避免的雜質。進一步地，所述的雜質主要為Si≤0.04％、Fe≤0.003％、Ni≤0.0015％、Cu≤0.002％。在上述蝸輪蝸桿減速機中，所述蝸桿的制備方法包括如下步驟：S1、熔煉前處理：按上述蝸桿的組成成分及其質量百分比配制爐料，將爐料預熱至150-180℃后備用，再將坩堝在500-580℃下預熱至暗紅色后備用；S2、熔煉與精煉：將爐料中的鎂錠先加入到坩堝中，于680-685℃下完全熔化后再加入其他成分的中間合金，在690-700℃下完全熔化，攪拌均勻后繼續升溫至730-750℃，在氬氣保護下進行精煉、扒渣處理；S3、壓鑄：將精煉、扒渣處理后的鎂液先冷卻到680-720℃，然后壓鑄到模具型腔中，得蝸桿壓鑄件；S4、熱處理：將蝸桿壓鑄件先在380-400℃下保溫18-22h，隨爐冷卻，然后以1-2℃/s的速度升溫至400-430℃，保溫6-8h后空冷至室溫，接著在160-180℃下保溫15-18h，空冷至室溫制得蝸桿基體；S5、電鍍：將本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種高性能蝸輪蝸桿減速機，包括殼體，在殼體內設有相嚙合的蝸輪和蝸桿，其特征在于，所述蝸桿由鎂合金制成，所述鎂合金的組成元素及質量百分比為：Zn：1.50％?3.20％、B：0.05％?0.10％、Zr：0.20％?0.80％、Y：0.25％?0.80％、Al：0.02％?0.08％、余量為Mg及不可避免的雜質。

【技術特征摘要】
1.一種高性能蝸輪蝸桿減速機，包括殼體，在殼體內設有相嚙合的蝸輪和蝸桿，其特征在于，所述蝸桿由鎂合金制成，所述鎂合金的組成元素及質量百分比為：Zn：1.50％-3.20％、B：0.05％-0.10％、Zr：0.20％-0.80％、Y：0.25％-0.80％、Al：0.02％-0.08％、余量為Mg及不可避免的雜質。2.根據權利要求1所述的高性能蝸輪蝸桿減速機，其特征在于，所述鎂合金的組成元素及質量百分比為：Zn：1.80％-2.80％、B：0.06％-0.09％、Zr：0.35％-0.60％、Y：0.32％-0.68％、Al：0.03％-0.06％、余量為Mg及不可避免的雜質。3.根據權利要求1或2所述的高性能蝸輪蝸桿減速機，其特征在于，所述的雜質包括Si≤0.002％、Fe≤0.002％、Ni≤0.002％、Cu≤0.002％。4.根據權利要求3所述的高性能蝸輪蝸桿減速機，其特征在于，所述蝸桿的制備方法包括如下步驟：S1、熔煉前處理：按蝸桿的組成元素及其質量百分比配制爐料，將爐料預熱至150-180℃后備用，再將坩堝在500-580℃下預熱至暗紅色后備用；S2、熔煉與精煉：將爐料中的鎂錠先加入到坩堝中，于680-685℃下完全熔化后再加入其他成分的中間合金，在690-700℃下完全熔化，攪拌均勻后繼續升溫至730-750℃，在氬氣保護下進行精煉、扒渣處理；S3、壓鑄：將精煉、扒渣處理后的鎂液先冷卻到680-720℃，然后壓鑄到模具型腔中，得蝸桿壓鑄件；S4、熱處理：將蝸桿壓鑄件先在380-400℃下保溫...

【專利技術屬性】
技術研發人員：金華君，李鴻達，魏軍強，楊立，盛吉輝，
申請(專利權)人：寧波勝景傳動科技有限公司，
類型：發明
國別省市：浙江;33