汽車同步器摩擦環(huán)零件工藝開(kāi)發(fā)及驗(yàn)證

趙 行

（陜西法士特齒輪有限責(zé)任公司，陜西 西安 710077）

為提高我公司產(chǎn)品加工精度和質(zhì)量控制水平，我公司特為某外國(guó)知名汽車公司代工外摩擦環(huán)零件，材料為SCr415H。針對(duì)熱處理環(huán)節(jié)而言：外摩擦環(huán)存在壁薄、熱處理易變形，外形尺寸不對(duì)稱、變形不均勻、心部硬度低于完全淬火硬度、表面硬度又要達(dá)到滲碳淬火硬度的問(wèn)題。熱處理加工路線如何定，才能滿足零件圖紙要求，這是我們本次試驗(yàn)的重點(diǎn)[1]。

1 零件說(shuō)明

零件的熱后尺寸和熱處理指標(biāo)要求見(jiàn)下面圖1和表1。

圖1 零件簡(jiǎn)圖和檢測(cè)位置示意圖

表1 零件熱處理指標(biāo)要求

2 工藝路線的確定

參考我公司齒套壓淬的經(jīng)驗(yàn)，考慮到外摩擦環(huán)存在壁薄、熱處理易變形的特點(diǎn)，我們繼續(xù)在我公司齒套壓淬線，即艾協(xié)林 2.3米轉(zhuǎn)底壓淬線進(jìn)行生產(chǎn)。熱處理工藝為：多用爐滲碳→空冷→壓淬爐加熱并壓淬→熱后清洗→回火。

這其中的難點(diǎn)有兩個(gè)：①心部硬度低于完全淬火硬度、表面硬度又要達(dá)到滲碳淬火硬度的問(wèn)題——即具體淬火溫度的確定。②外摩擦環(huán)熱處理易變形、變形不均勻，如何保證熱后尺寸問(wèn)題——即芯軸尺寸設(shè)計(jì)問(wèn)題。

3 具體工藝參數(shù)的設(shè)定

我公司生產(chǎn)的同步器齒套類零件，完全淬火后的心部硬度要求為30-45HRC，實(shí)際生產(chǎn)中，零件檢測(cè)硬度一般都在38-45HRC之間，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于此次外摩擦環(huán)心部硬度要求21-35HRC。經(jīng)談?wù)摵?，我們決定采取兩種措施：①不完全淬火來(lái)保證心部硬度——降低淬火溫度，我們將摩擦環(huán)零件的淬火溫度降低為800℃-820℃，使零件在AC1和AC3雙相區(qū)淬火，保證零件心部奧氏體和先共析鐵素體并存達(dá)到降低心部硬度的要求。②針對(duì)本零件，我們?cè)O(shè)計(jì)了專用壓淬芯軸，使零件在熱態(tài)和芯軸不過(guò)盈，冷態(tài)和芯軸過(guò)盈，用芯軸尺寸來(lái)限制零件尺寸，從而保證零件尺寸。芯軸如下圖2所示：

圖2 壓淬芯軸簡(jiǎn)圖

4 試制過(guò)程

（1）第一輪試制：①滲碳空冷：材料為SCr415H,備料方式為五件零件平鋪+60件熱前廢料。強(qiáng)滲時(shí)間：50分鐘，溫度： 905℃，碳勢(shì)：1.05%；②壓淬：溫度：820℃，碳勢(shì)0.9%，回火180℃×3h。剖檢結(jié)果和工藝要求如下表2所示：

表2 零件熱處理指標(biāo)檢測(cè)結(jié)果

結(jié)論：H4處心部硬度過(guò)高，金相檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)淬火組織不理想，未得到預(yù)期的鐵素體組織。說(shuō)明零件未在雙相區(qū)淬火，需要進(jìn)一步降低淬火溫度。

③熱前熱后零件下端面尺寸變化見(jiàn)下表3。

表3 零件熱前熱后尺寸對(duì)比

由表三數(shù)據(jù)我們發(fā)現(xiàn)，熱前零件尺寸在公差范圍內(nèi)，熱后零件尺寸偏大，考慮到零件和芯軸的配合關(guān)系，我們懷疑芯軸尺寸偏大，于是我們將芯軸送精測(cè)，用三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x測(cè)量跟零件下端面配合對(duì)應(yīng)的芯軸尺寸，測(cè)量結(jié)果顯示芯軸尺寸偏大，我們對(duì)芯軸進(jìn)行修整，磨外圓，保證芯軸尺寸符合要求，具體尺寸見(jiàn)下表4。

表4 芯軸修改前后尺寸對(duì)比

表5 零件熱處理指標(biāo)檢測(cè)結(jié)果

（2）第二輪試制：①滲碳空冷：材料為SCr415H,備料方式為五件零件平鋪+60件熱前廢料。強(qiáng)滲時(shí)間：50分鐘，溫度： 905℃，碳勢(shì)：1.05%；②壓淬：溫度：810℃，碳勢(shì)0.9%，回火180℃×3h。剖檢結(jié)果和工藝要求如下表5所示。③熱前熱后零件下端面尺寸變化見(jiàn)下表6。

結(jié)論：此時(shí)，零件心部硬度25HRC，技術(shù)要求為21-35HRC，金相檢驗(yàn)零件心部有50%左右鐵素體；零件熱后尺寸隨著芯軸外圓尺寸的減小，零件下端面處尺寸也滿足熱后尺寸要求。試驗(yàn)取得成功。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，薄壁零件熱處理變形是我國(guó)當(dāng)前一個(gè)主要的問(wèn)題。因此，為了更好的解決薄壁零件在熱處理過(guò)程中所引發(fā)的變形問(wèn)題，需要不斷地對(duì)引發(fā)薄壁零件變形的因素進(jìn)行分析；根據(jù)其因素制定出有針對(duì)性的措施，以更好地減少在對(duì)薄壁零件熱處理過(guò)程中所引發(fā)的變形現(xiàn)象，更好地讓我國(guó)的金屬材料以更佳的狀態(tài)被應(yīng)用在各行各業(yè)中。