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渗氮后跳动量超差,如何改工艺?
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渗氮后跳动量超差,如何改工艺?
发布者-1  来源:未知  发布时间:2021-06-07 17:23

  某滑油泵传动轴示意,该零件通过花键将传动机匣传来的旋转运动传动给七级油泵的内转子,要求转动灵活,传动力矩平稳可靠。该零件材料为38CrMoAlA,要求渗氮处理,要求表面硬度≥90.5HR15N,渗氮层脆性1~2级,渗氮层深0.25~0.4mm。渗氮层组织按HB5022—1994《航空钢制件渗氮、氮碳共渗金相组织检验标准》进行,零件热处理后要求跳动量≤0.10mm。传动轴加工工艺路线为:下料→调质→粗车→精车→磨→插花键→铣→钳→渗氮→车→磨→时效→磨→探伤→清洗→检验。

  一、原热处理工艺及存在的问题

  原渗氮工艺参数如表1所示,按表2新工艺进行小批量试制,表面硬度92~93HR15N、脆性1级、渗氮层深0.25mm,组织3级,白亮层≤0.010mm,均满足工艺文件要求,但跳动量严重超差,多数在0.20~0.30mm,要求是≤0.10mm,合格率仅为30%。

  二、针对问题采取的补救措施及结果

  为了对超差零件进行补救,经讨论决定采用静压力热校方法。热校温度:(480±10)℃,时间:20~40min。

  保温后进行校正发现有两个问题:①操作难度大,安全性非常差,极容易烫伤。②载荷小的情况下,尽管反复校正、保温再校正,但效果不大,若加大载荷,虽然变形量合格了,但是会听见很清脆的响声,零件出现裂纹,造成报废。因此只能控制渗氮过程中传动轴的变形量来提高零件合格率。

  三、传动轴渗氮后跳动量超差原因分析

  传动轴在渗氮前经过调质预备热处理,调质后的传动轴能够保证心部必要的力学性能,消除内应力,有利于减小畸变,调质后的组织符合HB5022—1994《航空钢制件渗氮、氮碳共渗金相组织检验标准》要求。

  传动轴采用气体渗氮,设备为专用的箱式电阻炉,型号RJX-45-9,该电阻炉炉温有效加热区每半年检测一次,保温精度符合GJB509A—1995《热处理工艺质量控制要求》,炉温均匀。

  图2是传动轴的结构,由图可知传动轴是一细长杆状零件,并且在杆部分布有不对称的键槽7处,这样的形状、结构使得零件在渗氮过称中会产生畸变。

  从表1可知,传动轴渗氮采用两段渗氮工艺,其中第二段温度较高,加速了氮的扩散,用较短的时间便可获得要求的渗层深度,缺点是变形有所增加。

  从装夹方式看,传动轴经过吹砂处理后悬吊在带有网孔的篦子上,篦子经过使用部分位置有明显凹陷且网孔尺寸不同,这就造成有些零件与轴线不平行,渗氮过程中易变形,因此传动轴渗氮在工艺及装夹方式上均有改进的余地。篦子形状如图3所示。

  传动轴在机械加工后渗氮前,没有安排稳定化回火,机加工应力大也是产生变形的一个因素。经以上综合分析可知,传动轴渗氮跳动量超差是几种原因综合作用的结果。

  四、改进措施及效果

  (1)改进措施 由于零件的形状及结构不允许改变,调整加工工艺会增加生产周期及过程波动性。所以首先考虑从热处理方面进行改进。

  改变传动轴渗氮工艺参数,由两段渗氮改为等温渗氮。等温渗氮也称一段渗氮,是在恒温下进行长时间保温的渗氮方法,渗氮温度在480~530℃之间选择,为减少渗氮时间,试验选定为520℃。等温渗氮工艺的特点是渗氮温度较低,工件变形小,而且渗氮过程不用改变温度,易于操作。

  改变传动轴的装夹方式,制作专用夹具,夹具分上中下三层,上中两层有圆孔,孔径为8.2mm,零件长轴部位直径为8.00~0.01mm,下层打有小圆孔利于气体循环,夹具高度可通过四角螺栓调节。零件由夹具上中两层固定,保持垂直状态,夹具形状如图4所示。

  (2)改进效果 零件装夹使用专用夹具,按改进后的工艺试制一批传动轴共10件。渗氮后对各项要求进行检测,其中6件跳动量≤0.07mm,其余4件跳动量在0.09~0.10mm,表面硬度92.5~93HR15N,渗层深0.25mm,组织3级,白亮层≤0.015mm,脆性1级,满足各项要求。对比两次的结果可知,跳动量较以前有明显减小,改进效果显著。

  五、结语

  (1)由两段渗氮改为等温渗氮,降低温度有利于减小传动轴渗氮变形。

  (2)渗氮时装夹由篦子改为专用夹具,零件保持垂直并与轴线平行,可有效减小渗氮变形。

  (3)按上述改进措施试制的10件传动轴,跳动量均不超过0.10mm,符合要求。

  (4)现在已进行过多批零件的生产均满足要求,为细轴类零件的渗氮工艺制定提供了依据。

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