一種鑄造鋁合金齒輪箱的熱處理方法技術

一種鑄造鋁合金齒輪箱的熱處理方法，包括如下步驟：A：先將鑄造鋁合金齒輪箱進行固溶處理，固溶處理的溫度為530～540℃，保溫時間為n1小時，其中n1等于齒輪箱最大壁厚尺寸除以25毫米后加上1；B：固溶處理結束時立即將齒輪箱入水，時長不大于25s，淬火溫度為60～70℃；C：淬火結束后立即轉移入爐分下列兩種方式進行時效處理，1)時效溫度為200～210℃，保溫時間7～9小時后出爐空冷；2)時效溫度170～180℃，保溫時間n2小時，其中n2等于齒輪箱最大壁厚尺寸除以25毫米后加上2，出爐后立即進行冷卻過程中的振動時效處理。本發(fā)明專利技術達到理想的較高綜合機械性能的同時，可以充分去除內應力，使齒輪箱體組織和尺寸穩(wěn)定，從而不會造成后續(xù)精加工尺寸和精度的變形。

【技術實現步驟摘要】
一種鑄造鋁合金齒輪箱的熱處理方法
本專利技術涉及一種鑄造鋁合金的熱處理方法，具體涉及一種鑄造鋁合金齒輪箱的熱處理方法。
技術介紹
鋁合金密度低，但強度比較高，接近或超過優(yōu)質鋼，塑性好，加工性能好，具有優(yōu)良的導電性、導熱性和抗蝕性，工業(yè)上廣泛使用，使用量僅次于鋼。絕大多數鋁合金采用熱處理后能獲得良好的機械性能、物理性能和抗腐蝕性能，特別是鋁合金強度與比重的比值勝過很多合金鋼，成為理想的結構材料，廣泛用于機械制造、運輸機械、動力機械及航空工業(yè)等方面。鋁合金還具有良好的鑄造性能。其流動性好，有利于鑄造薄壁和結構復雜的鑄件。用優(yōu)質鋁合金鑄造成形后，具有強度強、重量輕、外觀精美、散熱性能高、耐腐蝕、環(huán)保、使用壽命長等優(yōu)點，是現代齒輪傳動裝置箱體的最佳選擇。加上在承受同樣載荷條件下采用鋁合金鑄件，可以減輕結構的重量，故在汽車工業(yè)、航空工業(yè)及動力機械和運輸機械齒輪箱中得到廣泛的應用。尤其近年來在交通運輸等產品輕量化的總趨勢的推動下，今后持續(xù)多年我國鋁合金鑄件市場將會有大幅度的發(fā)展。目前我國鋁合金鑄件要形成規(guī)模化生產并滿足交通運輸產品輕量化的要求要解決的問題還很多：其中特別重要的是對鑄件要求向薄壁、形狀復雜、高強度、高質量的方向發(fā)展，需進一步優(yōu)化鑄造及其熱處理工藝并進行新合金材料的開發(fā)；同時對于鑄件因不可避免產生內應力和氧化夾渣、氣孔氣泡、縮松、裂紋或潛在裂紋等鑄造缺陷，后續(xù)熱處理工藝方法和過程控制突顯重要，否則容易使內應力殘留和缺陷擴展而加大其危害性。其中歐標AlSi7Mg0.3材質是引進或借鑒國外技術的高強度鑄造鋁合金齒輪箱國產化的重要材料，與國標ZL101A材料相當，要求兩者綜合機械性能較高。目前兩者在鑄造后熱處理方法為固溶處理加時效處理，但存在去除內應力和時效強化不能同時達到理想結果的問題：如果進行完全時效處理以充分去除內應力則會導致塑性下降明顯，如果進行不完全時效處理則不能充分去除內應力且強度達不到理想高值。
技術實現思路
本專利技術要解決的技術問題是克服現有技術的不足，提供一種鑄造鋁合金齒輪箱的熱處理方法，在達到理想的較高綜合機械性能的同時，以充分去除內應力，使齒輪箱體組織和尺寸穩(wěn)定，從而不會造成后續(xù)精加工尺寸和精度的變形。為解決上述技術問題，本專利技術提出的技術方案為：一種鑄造鋁合金齒輪箱的熱處理方法，包括如下步驟：A1：先將鑄造鋁合金齒輪箱進行固溶處理，固溶處理的溫度為530～540℃，保溫時間為n1小時，其中n1等于齒輪箱最大壁厚尺寸除以25毫米后加上1；B1：固溶處理結束時立即將齒輪箱入水，轉移時長不大于25s，淬火溫度為60～70℃,；C1：淬火結束后立即轉移入爐進行時效處理，時效溫度為200～210℃，保溫時間7～9小時后出爐空冷。進一步的，步驟C1中的時效處理轉移入爐的時間不大于25s。進一步的，步驟C1中的時效處理的爐內溫度的升溫速度不大于50℃。進一步的，步驟A1中的鑄造鋁合金齒輪箱的材質為歐標AlSi7Mg0.3或國標ZL101A。一種鑄造鋁合金齒輪箱的熱處理方法，包括如下步驟：A2：先將鑄造鋁合金齒輪箱進行固溶處理，固溶處理的溫度為530～540℃，保溫時間為n1小時，其中n1等于齒輪箱最大壁厚尺寸除以25毫米后加上1；B2：固溶處理結束時立即將齒輪箱入水，轉移時長不大于25s，淬火溫度為60～70℃，高于70℃后鑄造鋁合金齒輪箱處理效果會差些；C2：淬火結束后立即轉移入爐進行時效處理，時效溫度170～180℃，保溫時間n2小時，其中n2等于齒輪箱最大壁厚尺寸除以25毫米后加上2，現有時效處理溫度為不完全時效溫度或完全時效溫度，本專利技術時效溫度在兩者之間；D2：出爐后立即進行冷卻過程中的振動時效處理，間隔時間不超過5分鐘，時間間隔久了齒輪箱就冷卻了。進一步的，步驟D2中的振動時效處理為出爐后立即將齒輪箱體放置在耐高溫橡膠墊上，將激振器和傳感器固定于齒輪箱體上施加機械振動，時長0.25-0.5小時，對一噸重以下的齒輪箱施加0.25小時，一噸重以上的施加時間按重量每增加一噸而延長0.05小時，并且最后讓齒輪箱體自然冷卻。進一步的，步驟C2中的時效處理轉移入爐的時間不大于25s，淬火后若在室溫下停留后再進行時效，齒輪箱的強度會達不到最高值。進一步的，步驟C2中的時效處理的爐內溫度的升溫速度不大于50℃，升溫速度太快會產生新的內應力。進一步的，步驟A2中的鑄造鋁合金齒輪箱的材質為歐標AlSi7Mg0.3或國標ZL101A，兩者材料是工藝性能良好的高強度鑄造鋁合金，具有較高的綜合力學性能和較好鑄造性能，廣泛應用于國內外重要裝備中薄壁、復雜的鑄件。與現有技術相比，本專利技術的優(yōu)點在于：根據鋁合金固溶時效強化原理是淬火加熱后內部形成許多微觀空位而不穩(wěn)定，之后溶質原子析出強化相偏聚形成硬化區(qū)且向平衡狀態(tài)轉變，強度、硬度也就隨時效而提高。所以，時效熱處理能有效消除齒輪箱體絕大部分內應力，穩(wěn)定齒輪箱體組織和尺寸，提高綜合機械性能。本專利技術固溶處理時采用較低的淬火水溫和較快的冷卻速度，可增加合金溶質原子析出強化相而形成硬化區(qū)的數量，能使后續(xù)時效強化作用更大。采用的時效處理溫度位于不完全時效溫度和完全時效溫度之間，并且時效處理時間根據溫度和產品厚度而定。強度和塑性均在很高水平，其中塑性達到了最高值，組織和尺寸也穩(wěn)定。采取步驟A1-B1-C1時，即時效處理溫度采用200～210℃，保溫時間7～9小時后出爐空冷的時效處理方式，時效處理溫度接近完全時效溫度并且延長時效處理時間，能保證達到一定塑性指標的同時，顯著提高拉伸強度和屈服強度，并且有很好的組織和尺寸穩(wěn)定性。采取步驟A2-B2-C2-D2時，即時效處理溫度采用170～180℃，保溫時間n2小時后再進行振動時效處理的方式，時效處理在不完全時效溫度和完全時效溫度之間，能保證達到一定塑性指標的同時顯著提高拉伸強度和屈服強度，隨后進行冷卻過程中的振動時效；振動時效原理是采用激振器的激振力作用，驅使工件產生振動，發(fā)生局部屈服，使晶體內部錯位和晶界產生微觀滑移，一部分錯位獲得足夠大的能量，可以穿過晶界而進入另一個晶粒內，引起微量塑性變形，促使工件的殘余應力得到松弛、均化和消除，在總體上表現為尺寸穩(wěn)定，剛度、耐疲勞性提高，塑性得到改善。本專利技術使工件在高于常溫作用下進行振動，更易發(fā)生局部屈服和引起微量塑性變形，促使殘余應力得到松弛、均化和消除的程度更大；加上工件在振動中逐漸冷卻，發(fā)生的局部屈服和微量塑性變形會隨之固化特別穩(wěn)定而使工件總體尺寸更加穩(wěn)定，剛度、耐疲勞性和塑性得到改善；工件振動還加大了時效過程中溶質原子的擴散、偏聚速度和程度，使溶質原子析出強化相而形成硬化區(qū)更加快速徹底，從而提高了綜合機械性能。所以能完全消除齒輪箱體的殘余內應力，使齒輪箱體組織和尺寸更加穩(wěn)定，保證了后續(xù)精加工尺寸和精度的穩(wěn)定無變形。塑性得到進一步改善，強度、剛度和耐疲勞性得到提高，組織和尺寸更加穩(wěn)定。兩種步驟最終均能實現該齒輪箱鋁合金塑性指標伸長率達到≥3.5％(A)的同時，提高抗拉強度值和屈服強度值到標準指標的110％以上；并且組織和尺寸特別穩(wěn)定：經過試驗檢測，按步驟A1-B1-C1完成后，齒輪箱體的尺寸穩(wěn)定性達到90％以上，對比按現有工藝進行時效處理的相同產品，后續(xù)精加工尺寸變形量至少要小90％；按步驟本文檔來自技高網...

【技術保護點】
1.一種鑄造鋁合金齒輪箱的熱處理方法，其特征在于，包括如下步驟：A1：先將鑄造鋁合金齒輪箱進行固溶處理，固溶處理的溫度為530～540℃，保溫時間為n1小時，其中n1等于齒輪箱最大壁厚尺寸除以25毫米后加上1；B1：固溶處理結束時立即將齒輪箱入水，轉移時長不大于25s，淬火溫度為60～70℃；C1：淬火結束后立即轉移入爐進行時效處理，時效溫度為200～210℃，保溫時間7～9小時后出爐空冷。

【技術特征摘要】
1.一種鑄造鋁合金齒輪箱的熱處理方法，其特征在于，包括如下步驟：A1：先將鑄造鋁合金齒輪箱進行固溶處理，固溶處理的溫度為530～540℃，保溫時間為n1小時，其中n1等于齒輪箱最大壁厚尺寸除以25毫米后加上1；B1：固溶處理結束時立即將齒輪箱入水，轉移時長不大于25s，淬火溫度為60～70℃；C1：淬火結束后立即轉移入爐進行時效處理，時效溫度為200～210℃，保溫時間7～9小時后出爐空冷。2.根據權利要求1所述的鑄造鋁合金齒輪箱的熱處理方法，其特征在于，步驟C1中的時效處理轉移入爐的時間不大于25s。3.根據權利要求1或2所述的鑄造鋁合金齒輪箱的熱處理方法，其特征在于，步驟C1中的時效處理的爐內溫度的升溫速度不大于50℃。4.根據權利要求1或2所述的鑄造鋁合金齒輪箱的熱處理方法，其特征在于，步驟A1中的鑄造鋁合金齒輪箱的材質為歐標AlSi7Mg0.3或國標ZL101A。5.一種鑄造鋁合金齒輪箱的熱處理方法，其特征在于，包括如下步驟：A2：先將鑄造鋁合金齒輪箱進行固溶處理，固溶處理的溫度為530～540℃，保溫時間為n1小時，其中n1等于齒輪箱最大壁厚尺寸除以25毫米后加上1；B2：固溶...

【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：劉波，
申請(專利權)人：株洲市九洲傳動機械設備有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：湖南,43