軸類零件在熱處理時(shí)其內(nèi)花鍵變形的研究

張宇

摘 要：本文主要對(duì)軸類零件在進(jìn)行熱處理的過(guò)程中影響其發(fā)生變形的各種因素進(jìn)行探究，并對(duì)軸類帶內(nèi)花鍵零件在不同的裝卡方式下，在經(jīng)過(guò)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(duì)策，優(yōu)化裝卡方式，保證在經(jīng)過(guò)熱處理后減小零件的變形幾率，提高產(chǎn)品的合格率。在對(duì)軸類零件進(jìn)行熱處理的過(guò)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。

關(guān)鍵詞：熱處理；軸類零件；內(nèi)花鍵；熱變形

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.12.039

零件在經(jīng)過(guò)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(guò)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(duì)零件進(jìn)行熱處理之前的冷加工過(guò)程中，為熱處理留有一定的余量。經(jīng)過(guò)多年的研究和探索，人們對(duì)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(guò)程中對(duì)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(guò)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(guò)程中還會(huì)存在著一定的失誤，無(wú)法完成圖紙的要求，對(duì)于我國(guó)的機(jī)械行業(yè)來(lái)說(shuō)是一個(gè)比較大的難題，一直以來(lái)都影響著我國(guó)機(jī)械行業(yè)的發(fā)展。

1 影響軸類零件熱處理過(guò)程中發(fā)生變形的主要因素

對(duì)于熱處理變形來(lái)說(shuō)，從最開(kāi)始的原材料到完成成品的過(guò)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)致零件在最后成型之后出現(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(guò)程中各個(gè)因素、碳勢(shì)、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(duì)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(cè)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(duì)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(guò)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(duì)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(duì)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(jiǎn)單、方便。

2 實(shí)驗(yàn)方法與結(jié)果分析

在對(duì)軸類零件進(jìn)行加工的過(guò)程中，零件的內(nèi)花鍵變形是一個(gè)非常難控制的問(wèn)題，在熱處理過(guò)程中，內(nèi)花鍵經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)通規(guī)不通的情況，在對(duì)零件進(jìn)行熱處理的過(guò)程中，需要對(duì)熱處理?xiàng)l件進(jìn)行一定的調(diào)整，對(duì)零件的變形進(jìn)行調(diào)整，從而保證零件在經(jīng)過(guò)熱處理之后能達(dá)到圖紙?jiān)械囊蟆?/p>

（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(duì)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(duì)軸類零件進(jìn)行熱處理過(guò)程中，其工藝首先是對(duì)其進(jìn)行滲碳，然后進(jìn)行淬火，最后是回火。對(duì)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(duì)其進(jìn)行第一次試驗(yàn)時(shí)選取十個(gè)零件作為跟蹤件，并對(duì)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(duì)兩件的內(nèi)花值M 進(jìn)行測(cè)量，在測(cè)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(cè)量隨機(jī)性而導(dǎo)致的誤差。

（5）通過(guò)實(shí)驗(yàn)可以發(fā)現(xiàn)，零件經(jīng)過(guò)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(duì)其進(jìn)行通止規(guī)檢驗(yàn)的過(guò)程中卻無(wú)法通過(guò)。經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)，最開(kāi)始所選取標(biāo)號(hào)的十個(gè)零件全部沒(méi)有通過(guò)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(méi)有通過(guò)通止規(guī)檢驗(yàn)，有145件零件通過(guò)檢驗(yàn)，其不合格率為22.45%。

（6）在對(duì)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(guò)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(guò)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(duì)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(duì)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(lái)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(guò)通止規(guī)檢驗(yàn)，只有8件零件沒(méi)有通過(guò)檢驗(yàn)，其產(chǎn)品的不合格率只有15%，相別最開(kāi)始的22%的不合格率降低了7%，具有比較顯著的效果。

3 總結(jié)

軸類零件在進(jìn)行熱處理的過(guò)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(duì)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(jiǎn)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(duì)于我國(guó)機(jī)械行業(yè)的發(fā)展提供了一份助力。

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