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做家：张宇庆
单元：辽宁省抚顺市抚东死板厂
泉源：《金属加工（热加工）》杂志
热责罚时零件产生变形，是热责罚历程中固有的冲突。关于一些零件常因热责罚变形而实行订正要糜费洪量工时，以至因变形而报废。因而，缩小热责罚变形乃是咱们热责罚办事者需求研讨和商议的要紧职责之一。
从动锥齿轮是某变速箱中对照榜样的薄壁盘形零件（见零件简图）。该产物齿数多、花键孔壁较薄，氰化淬火后简单变形。常因零件的翘曲变形而影响了齿轮啮合地区，现在没有好的死板加工方式来消除变形，影响了变速箱的传动精度。为抬高产物的及格率满意临盆的需求，节省财力、人力，这就殷切请求咱们热责罚办事者务必束缚热责罚的变形。
图1零件默示
零件在热责罚历程中的变形，是由于零件在加热和冷却而产生的热应力和机关改变的不等时性而产生的机关应力以及机关改变的不平匀性而引发的附加应力所产生的。其它，由于零件的形态特性、原材料原料，加工形态以及零件在热责罚炉中加热时的支承或冷却时的操纵欠妥、零件自身的自重等起源均能够致使变形的涌现。热责罚的变形要紧分为翘曲变形、体积变形和时效变形三大类。由于每种变形既是彼此限制又是彼此增进的，翘曲变形和体积变形既是同时产生而又有主有次，因此在研讨零件的变形时，务必在归纳思考各类要素的前提下，捉住要紧冲突，并选取响应的办法，才具有用地减小变形，以满意产物的加工工艺中技巧前提的划定。
1.题目的提议
零件的技巧请求：材料为30CrMnTi，其元素化学成份（原料分数）wC=0.24%～0.32%，wMn=0.80%～1.10%，wCr=1.00%～1.30%，wTi=0.06%～0.12%；氰化层深度为0.7～1.2mm；表面硬度HRC58～64，心部硬度HRC35～49；端面翘曲≤0.2mm，内孔圆度≤0.15mm。
原工艺在编制历程中，由于未能足量思考零件氰化后的淬火历程中变形环境，采纳穿淬火芯轴自如淬火的办法，固然零件的内孔在淬火芯轴的节制下，内孔的椭圆度获患了保证，然则由于零件属于盘类零件，零件轮缘和轮毂不在统一端面，淬火后简单产生碟形使轮缘端面产生翘曲，加之零件的端面在淬火历程中未能赢得有用的节制，致使零件的翘曲渡过大，个人零件的翘曲度抵达了0.5～0.6mm，影响到零件的后续加工，产生了不需求的损失。
由于此零件是锥齿轮，产生上述的变形，直接会影响齿部的加工精度，不能实行囊机利用。其起源是：固然内孔在淬火心轴的节制下，内孔的圆度获患了节制，然则端面在氰化淬火工艺时未加以束缚，其变形仍旧较大。为此，要节制零件端面翘曲的改变，就务必使零件的端面在淬火历程中加以束缚，以保证此零件在氰化淬火历程中产生的变形在工艺请求界限内。
2.热责罚工艺、工装的改良及成果
经过对零件的详细解析，产生零件翘曲渡过大的起源，主如果在淬火历程中，未能选取有用的办法，对零件易涌现变形的部位未加以束缚。由于此类零件属于盘类零件，在淬火时需求平放入淬石油中，以缩小零件的变形。然则个中有一个不行防止的要素涌现，零件在平放入淬石油中时，由于零件的构造特性，齿轮的齿面冷却速率比齿背快，存在着齿脸部位与后脸部位的热胀冷缩不调和要素，因而产生齿轮外缘上拱翘曲，并且操纵欠妥及节制办法的不正当，均会产生零件涌现翘曲变形。若不选取需求的节制办法，就会产生零件的翘曲度增大，影响了产物的原料，产生损失。
综上所述声明，齿轮的齿面和后面产生热胀冷缩不调和，引发翘曲度的涨大。因而凭借零件构造特性和我厂现有淬火做战的环境，计算出如图2～图4所示的淬火工装，使齿轮在周全淬火历程中，维持各部位的温差最小，进而抵达抬高齿轮淬火及格率的宗旨。
图2淬火底模默示
图3淬火上模默示
图4淬火压模办事默示
（1）淬火模具的计算计算齿轮的淬火模具，招思考下列两方面要素，即齿轮内、外缘的蓄热量之比与齿轮内、外缘的单元表面积散热量之比；调动节制齿轮内、外缘的淬火介质的流量。
如上图所示，零件在淬火历程中，是将零件平放于淬火底模上，淬火底模的平面在加工历程之中，将盘面加工出24个凹槽，云云的计算有益于零件在淬火历程中，利于淬石油的轮回滚动，巩固淬石油的冷却功用，抬高了淬石油的冷却才能，同时也能够保证零件表面硬度能够抵达技巧请求。
在制做淬火上模的时辰，将淬火上模的内腔形态依据零件的形状实行制做，云云在淬火时模面能够压在零件的表面，束缚了零件的变形趋向；一样在淬火上模的表面上加工出24条凹槽，以保证淬石油通畅地实行滚动。
由于淬火上模和淬火底模都加工出了凹槽，云云在零件的淬火冷却历程中，能够调动了淬石油量的热均衡流量，保证淬火时油量足量，零件能够赢得优越的淬火成果。
在淬火历程中，由于内孔中插足了淬火芯轴，既保证了零件的内孔椭圆度，同时也能够添加零件的壁厚差，升高了零件在冷却时因壁厚差产生的温差，保证零件在淬火历程中，由于冷却不平匀产生的变形趋向。
（2）在淬火压床赶上行淬火时，压力的调动能够凭借淬火时涌现的不同环境，适时地实行调动油压表的压力，使工件在淬火历程中一直处于压力淬火的形态。由于零件的形态和尺寸经受着淬火压模的束缚，限制了零件在淬火历程中涌现的翘曲度，进而保证了零件的翘曲度能够抵达所请求的界限内。
3.工艺解析及领会
从动锥齿轮属于薄壁盘形零件，其截面差较大。它的变形规律是内孔收缩和端面翘曲变形，是在各类繁杂应力综配合用下产生的结局。引发翘曲变形的要紧起源是：
（1）加热过于强烈或加热不平匀，产生较大的表里温差。
（2）冷却过于强烈或冷却不平匀，产生较大的各截面温差。
（3）加热时零件摆放的地方欠妥和冷却时出炉夹持欠妥。
（4）各类死板加工所残留的死板应力。
（5）零件构造形态特性所产生的应力不均衡。
（6）钢材内部构造的不平匀产生的应力不均衡。
（7）机关改变的不平匀，即零件各个部位比容不平匀改变引发的应力而致使翘曲等改变，这类零件在淬火时一样伴有着体积变形，即由于机关的改变幸免引发比容的改变，进而致使零件体积的胀缩，因此在研讨或商议零件变形时，要同时思考这两种变形对零件热责罚后形态的影响。
凭借上述的解析，引发零件变形的要紧起源是加热和冷却时工装不适当，当加热和冷却时，由于截面差、热应力和机关应力的综配合用下，使零件的端面胀大，产生边沿仿佛碟形的翘曲。
当采纳淬火压模实行淬火时，由于零件在淬火压床的压力效用下，能够最大限度地束缚零件的变形。这类逼迫的效用，能够使彼此应力趋于均衡，束缚了零件翘曲变形局势的产生。而平昔采纳的穿芯轴自如淬火的办法，由于没有这类逼迫束缚变形的效用，零件在淬火历程中产生的各类应力得不到有用地束缚，故不能满意工艺中的技巧请求。
在铸造后的计算热责罚中，采纳正火加高温回火，使合金碳化物能够足量地实行熔解，同时添加了合金碳化物的分开度，云云的责罚能够对改进机关和消除铸造及原始机关的不良影响有较好的成果。经过这类热责罚办法，细化晶粒，获患了平匀的索氏体机关，抬高了原始机关的比密度，收缩了与马氏体的比容差，同时相对减小了机关改变的应力效用。
采纳热油实行淬火也能够适本地减小淬火变形。在工艺编制中，请求淬石油的温度为40～80℃。淬石油温的抬高，添加了油的滚动性，使之在冷却时，将零件各个部位的温差更为趋于一致，冷却更为平匀。同时，也能缓解马氏体改变点（Ms）下列的冷却速率，进而减小了淬火冷却时的应力，减小变形。经研讨声明，固然50℃油温比20℃油温的冷却才能有所下落，然则由于氮原子的渗入，升高了马氏体改变点（Ms）的温度，油温的抬高并不会影响氰化表面的强硬成果。由阅历得悉，零件在氰化淬火时，淬石油的温度通常节制在40～℃之间，也是能够满意零件的氰化淬火时的硬度请求的。
其它，氰化层的碳、氮浓度和氰化层的深度，金相机关以及操纵的稳定性等城市影响零件的变形。在理论临盆中还要严酷地节制各类渗剂的流量，使渗层的浓度梯度更为平坦地向心部过渡，较平坦地与心部原始机关相联合，进而防止过陡的碳浓度梯度的涌现，影响产物的利用功用。
4.结语
在理论临盆中，咱们深深地领会到，薄壁盘类零件在实行热责罚操纵中，唯有用心、详细地解析图纸，针对材料的化学成份、零件的构造特性，选取适当、正当的工艺办法，制做并采用适当零件形态特性的工艺安设，并且严酷节制操纵中简单涌现题目的枢纽，持续地归纳阅历，改良不够，肯定会将零件的翘曲变形节制在产物的技巧请求界限内，进而更好地保证临盆的告成实行。
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