連接軸是拖拉機離合器的重要零件,材料為40Cr鋼。工件長420mm,較大外徑40mm,外花鍵模數(shù)m=2mm,齒數(shù)=19,較大內(nèi)徑為27mm。工件加工工藝流程為:下料一粗加工一調(diào)質(zhì)一精加工一高頻感應(yīng)加熱淬火-熱校正-回火-冷校正-去應(yīng)力-磨外圓-檢驗-成品。熱處理技術(shù)要求為,調(diào)質(zhì)硬度25-30HRC,表面淬火硬度≥50HRC,淬硬層厚度0.8~1.2mm。生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn),40Cr鋼連接軸熱處理后,經(jīng)常出現(xiàn)塑性變形大和硬度不均勻缺陷,使離合器裝配困難,嚴(yán)重者造成工件失效,工件壽命低,平均使用壽命僅300h。
檢驗分析連接軸采用高頻加熱設(shè)備進(jìn)行淬火后產(chǎn)生的缺陷發(fā)現(xiàn),主要缺陷為以下兩方面:
(1)變形超差。連接軸壁厚薄厚不均,各部位加熱不均,使熱應(yīng)力大小和分布不均勻,工件各區(qū)域熱脹冷縮不一致,淬火后出現(xiàn)∽形變形,變形值達(dá)1.5-2.0mm。
(2)硬度不均.工件高頻感應(yīng)加熱淬火后兩端硬度低,約為35-38HRC,低于要求指標(biāo)很多(要求硬度≥50HRC);工件中間段硬度達(dá)到50HRC,符合要求。由于工件淬火后硬度明顯偏低,造成工件使用中發(fā)生塑性變形,嚴(yán)重者外花鍵表面出現(xiàn)畸變,嚙合面積明顯減少,離合器無法正常離合工作,造成工件早期失效。
綜上分析,認(rèn)為工藝改進(jìn)應(yīng)從材料和熱處理工藝兩方面入手,提出工藝改進(jìn)措施如下:
(1)工件材料改用20CrMnTi鋼,通過表層碳氮共滲和整體淬火強化,使工件硬度均勻。
(2)增加正火、噴丸工序。正火目的是穩(wěn)定組織和消除原材料的組織缺陷及應(yīng)力等,并為共滲熱處理提供較好的預(yù)備組織。噴丸處理可使連接軸表面得到冷變形強化,提高工件使用壽命。改進(jìn)后工件加工流程如下:下料-正火-粗加工-精加工-稀土碳氮共滲-淬火-校正-回火-噴丸-磨外圓-檢驗-成品。
(3)連接軸進(jìn)行稀土碳氮共滲處理,共滲后直接淬火。碳氮共滲有效硬化層厚度為0.6mm土0.1mm,表面硬度≥50HRC,為獲得較合適冷卻效果和使工件變形微小,設(shè)計了專用淬火掛具。裝掛后工件垂直安放,工件加熱中可保證爐氣通暢對流,同時可防止因高溫加熱工件自重引起的變形。滲碳后整體淬火,隨后進(jìn)行回火處理。
用上述工藝改進(jìn)后,連接軸表面硬度均勻,兩端部位硬度由35-38HRC 提高到50-52HRC,接觸疲勞抗力大大提高,工件使用壽命提高到3000-5000h,是原工藝工件使用壽命的10-17 倍;另一方面,改進(jìn)工藝采用的專用掛結(jié)構(gòu)簡便實用,效果良好,工件稀土碳氮共滲淬火后,其變形量<0.5mm,金相組織合格,滿足了技術(shù)要求和生產(chǎn)需要。
連接軸作為拖拉機上的重要零件,其質(zhì)量顯得至關(guān)重要。掌握連接軸產(chǎn)生的缺陷及其預(yù)防措施有助于我們生產(chǎn)出高質(zhì)量的連接軸。本文簡單的介紹了變形缺陷和硬度不均缺陷,希望您能把學(xué)到的東西應(yīng)用到工作中去。
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