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軸類零件在熱處理時(shí)其內(nèi)花鍵變形的研究

2019-06-18
張宇
(齊齊哈爾二機(jī)床(集團(tuán))有限責(zé)任公司)
  本文主要對軸類零件在進(jìn)行熱處理的過程中影響其發(fā)生變形的各種因素進(jìn)行探究,并對軸類帶內(nèi)花鍵零件在不同的裝卡方式下,在經(jīng)過熱處理后產(chǎn)生的尺寸變化進(jìn)行分析,同時(shí)提出相應(yīng)的解決對策,優(yōu)化裝卡方式,保證在經(jīng)過熱處理后減小零件的變形幾率,提高產(chǎn)品的合格率。在對軸類零件進(jìn)行熱處理的過程中,在不改變熱處理方式的條件下,只有優(yōu)化裝卡方式,才能有效減小零件受到的影響。
  零件在經(jīng)過熱處理時(shí)會(huì)發(fā)生一定的變形,為了保證零件在經(jīng)過熱處理加工后零件尺寸與圖紙一樣,降低零件熱處理后的尺寸超差,經(jīng)常會(huì)在對零件進(jìn)行熱處理之前的冷加工過程中,為熱處理留有一定的余量。經(jīng)過多年的研究和探索,人們對于這種處理方法有著一定的經(jīng)驗(yàn),在進(jìn)行熱加工的過程中對于零件尺寸的把握有著一定的準(zhǔn)確性,但是熱加工處理的過程中,是比較復(fù)雜的,能夠影響零件熱變形的因素也有很多,因此在熱加工的過程中還會(huì)存在著一定的失誤,無法完成圖紙的要求,對于我國的機(jī)械行業(yè)來說是一個(gè)比較大的難題,一直以來都影響著我國機(jī)械行業(yè)的發(fā)展。
  影響軸類零件熱處理過程中發(fā)生變形的主要因素
  對于熱處理變形來說,從Z開始的原材料到完成成品的過程中,能夠影響其變形的因素是非常的多得,各個(gè)環(huán)節(jié)中都會(huì)存在著一定的影響因素,導(dǎo)致零件在Z后成型之后出現(xiàn)變形的情況。零件的原材料、零件預(yù)備熱處理、零件原始組織、零件的形結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、熱處理工藝、熱處理過程中各個(gè)因素、碳勢、滲碳溫度、淬火溫度、淬火介質(zhì)、淬火時(shí)間、裝料方式以及熱處理設(shè)備等,這些因素的存在都會(huì)對零件的熱處理產(chǎn)生一定的影響,從而導(dǎo)致零件出現(xiàn)熱變形的情況。此外,每臺(tái)熱處理爐的加熱系統(tǒng)以及測量系統(tǒng)等都會(huì)存在一定的差異,從而就會(huì)出現(xiàn)一種現(xiàn)象,不同的熱處理爐在對同一批零件進(jìn)行熱處理,會(huì)出現(xiàn)不同的變形量。在實(shí)際的熱處理過程中,零件熱前應(yīng)力、形狀和尺寸以及金相組織等都已經(jīng)完全確定,很難再對其進(jìn)行調(diào)整,同時(shí)滲碳溫度以及時(shí)間等相關(guān)的參數(shù)又會(huì)對零件的熱后硬度以及滲碳層深度等產(chǎn)生一定的影響,因此從裝卡方式方面著手,使其顯得更加的簡單、方便。
  實(shí)驗(yàn)方法與結(jié)果分析
  在對軸類零件進(jìn)行加工的過程中,零件的內(nèi)花鍵變形是一個(gè)非常難控制的問題,在熱處理過程中,內(nèi)花鍵經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)通規(guī)不通的情況,在對零件進(jìn)行熱處理的過程中,需要對熱處理?xiàng)l件進(jìn)行一定的調(diào)整,對零件的變形進(jìn)行調(diào)整,從而保證零件在經(jīng)過熱處理之后能達(dá)到圖紙?jiān)械囊蟆?/div>
  (1)本次實(shí)驗(yàn)以汽車零部件的輸入軸為實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo),選擇SAE8620H作為零件的原材料,要求零件的壓力角為30度,齒數(shù)為28,大徑為58.09mm,模數(shù)為2.00mm,跨棒距為50.681±0.12mm,齒寬為25.6mm,量棒為φ3.5mm。
  (2)首先對內(nèi)花鍵M值的熱處理變形量進(jìn)行估算,估算其變形量為0.2mm,因此該零件的熱前差內(nèi)花鍵尺寸為50.92±0.02mm。
  (3)在對軸類零件進(jìn)行熱處理過程中,其工藝首先是對其進(jìn)行滲碳,然后進(jìn)行淬火,Z后是回火。對零件進(jìn)行滲碳的主要目的是為了提高零件表面的耐磨性以及硬度,同時(shí)保證零件內(nèi)部有著一個(gè)良好的韌性,提高零件的質(zhì)量和使用壽命。
  (4)在對其進(jìn)行次試驗(yàn)時(shí)選取十個(gè)零件作為跟蹤件,并對這十個(gè)跟蹤件進(jìn)行標(biāo)號(hào),分表是1~10。在將這十個(gè)零件進(jìn)行熱處理之前,先對兩件的內(nèi)花值M進(jìn)行測量,在測量時(shí)取其兩處數(shù)值,然后取其平均值,從而避免因?yàn)闇y量隨機(jī)性而導(dǎo)致的誤差。
  (5)通過實(shí)驗(yàn)可以發(fā)現(xiàn),零件經(jīng)過熱處理后實(shí)際熱變形量為0.204mm,實(shí)驗(yàn)之前的估算是0.2mm,證明熱加工之前所預(yù)留的熱變形量的誤差是合理的。內(nèi)花鍵M值控制在圖紙所要求的范圍之內(nèi),但是在對其進(jìn)行通止規(guī)檢驗(yàn)的過程中卻無法通過。經(jīng)過實(shí)驗(yàn),Z開始所選取標(biāo)號(hào)的十個(gè)零件全部沒有通過通止規(guī)檢驗(yàn),全部都不合格,與這十個(gè)零件一起裝爐的還有177個(gè)零件,其中有42件零件沒有通過通止規(guī)檢驗(yàn),有145件零件通過檢驗(yàn),其不合格率為22.45%。
  (6)在對零件進(jìn)行入爐裝卡時(shí)所采用的方式基本上都是以內(nèi)花鍵朝上裝卡為主,通過實(shí)驗(yàn)和工作經(jīng)驗(yàn)總結(jié)發(fā)現(xiàn),在將零件進(jìn)行入爐裝卡的過程中采用內(nèi)花鍵朝上的方式進(jìn)行裝卡,能夠有效降低內(nèi)花鍵的變形量,從而有效的減小對終止圓的直徑變形。
  (7)在原有條件都不變的情況下改變零件入爐的裝卡方式對其再次進(jìn)行試驗(yàn),在改變裝卡方式的同時(shí)加入補(bǔ)償套,以此來減小零件的熱變形量,試驗(yàn)結(jié)果證明,改變零件的裝卡方式能夠有效減小零件的熱變形量。為了能夠更加準(zhǔn)確的確認(rèn)裝卡方式是否能夠減小零件的熱變形量,在一切試驗(yàn)方式都都不變的情況下再一次進(jìn)行跟蹤試驗(yàn),此次選擇60件試驗(yàn)零件,結(jié)果有52件零件通過通止規(guī)檢驗(yàn),只有8件零件沒有通過檢驗(yàn),其產(chǎn)品的不合格率只有15%,相別Z開始的22%的不合格率降低了7%,具有比較顯著的效果。
  總結(jié)
  軸類零件在進(jìn)行熱處理的過程中,內(nèi)花鍵的尺寸比較多,一些相關(guān)的參數(shù)也是十分復(fù)雜的,對于工藝的要求也是十分的嚴(yán)格,想要將其合格率達(dá)到100%是不可能的,因此采用比較簡單的方式將其合格率提高了7%,已經(jīng)是比較大的進(jìn)步了,對于我國機(jī)械行業(yè)的發(fā)展提供了一份助力。
來源:《山東工業(yè)技術(shù)》2018年12期
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