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零件热处理结构工艺性设计

2018/6/1    来源:互联网    作者:佚名      
关键字:零件热处理  工艺性设计  
零件热处理工艺既涉及零件的结构、材料本身所具有的特性,有与热处理工艺过程密切相关。因此,在设计需热处理的机械零件时,应充分考虑零件结构的热处理工艺性,合理地选择材料,正确地提出技术要求。

    影响结构热处理工艺性因素的因素较多,主要有:材料的选择,零件的几何形状、零件的尺寸大小,零件的精度及表面状态等。

    为避免零件热处理时发生过量变形、开裂或软点等,零件的几何形状往往是关键。尖锐的棱边、尖角和凹腔会产生应力集中,成为开裂的主要根源;零件截面突变处(如螺纹、油孔、键槽、退刀槽等)也容易造成应力集中;零件材料的显微组织不良会使热处理时的应力分布不均匀而导致变形或开裂。

    必要时可通过利用专用夹具改善零件的结构工艺性。

    设计原则:

    1、避免孔距离边缘太近:

    注:尽可能避免危险尺寸或太薄的边缘,必要时可通过热处理后成形的方法来改善工艺性;结构允许时,孔距离边缘应不小于1.5倍孔径。

    2、避免不通孔、死角:

    注:不通孔和死角使淬火时气泡不易逸出,造成硬度不均。允许时,应开工艺排气孔。

    3、避免结构尺寸厚薄相差悬殊:

    注:可通过加工工艺孔使零件截面比较均匀;短阶梯轴尽量将不通孔改为通孔,减小据诶购尺寸厚薄悬殊。

    4、避免尖角、棱角

    注:高频感应加热淬火时,两平面交角处应有比较大的圆角或倒角,并有5-8mm不能淬硬。内角要开工艺槽。为避免锐边尖角在热处理时熔化或过热,在槽或孔的边上应有2-3mm的倒角。

    5、避免断面突变,增大过渡圆角:

    注:断面过渡处应有比较大的圆弧半径。结构允许时,可设计成过渡圆锥。

    曲轴淬火时,增大曲轴轴颈的圆角,且高频感应加热时必须规定淬硬要包括圆角部分,否则曲轴的疲劳寿命降低。

    6、零件形状应力求对称:

    注:薄壁套筒类渗氮件若结构不对称,一端有凸缘,渗氮后变成喇叭口;可通在另一端增加凸缘,变形可大为减小。在几何形状允许的条件下,力求结构对称。

    7、零件应有足够的刚度:

    注:细长件热处理时容易变形,可通过增加加强筋的方法,增加结构刚度,减小变形。

    8、避免开口形零件淬火:

    9、在可能的条件下将零件设计成组合件:

    注:当零件截面相差悬殊时,加工难度增大,且热处理也难达到要求,可改为拼接结构。

    10、对容易变形开裂的零件爱你改选合适的材料:

    11、适当调整零件热处理前的加工余量:

    注:45钢衬套,要求硬度50-55HRC。按常规留磨量,淬火后外径余量有余,内径余量不足。根据变形规律将磨量改为内径预留0.70-0.80mm,外径预留0.20-0.30mm,以适应淬火后胀大。

    12、合理调整加工工序,改善热处理工艺性:

    注:45钢锁紧螺母,要求槽口部位35-40HRC,全部加工后淬火,内螺纹产生变形。可改为在槽口局部高频感应加热淬火,后加工出内螺纹。龙门铣床主轴的端面油沟先车出来,淬火时容易开裂,改成整体淬火,外圆局部高频退火后再加工油沟。

    13、从实际工作条件出发适当修正技术要求:

    注:分析工件使用工况是需要整体热处理还是只需局部热处理就可满足使用要求。

    14、采用合适的热处理工艺:

    注:分析各热处理工艺的特点。

    15、采用合理的热处理工艺操作:

    注:用石棉及耐火泥赌赛细孔、螺纹孔于型孔;截面变化悬殊处用铁丝、石棉线等捆绑,以控制加热、冷却速度,减小变形;曲轴渗氮时,为防止变形用拉紧杆于支撑套固定;合理吊扎,既安全又使孔变形小(尽量不要穿孔(非工艺孔)吊扎);合理确定零件在炉中加热时的防止方式,淬入冷却液的方式和在冷却液中的移动方向。

    16、改善零件最终热处理前的质量:

    17、积极采用新工艺、新设备、新材料:

    18、不同直径轴类高频感应加热淬火件允许有合理的淬火过渡区:

    注:淬火部分带槽或孔,允许距槽或孔边小于或等于8mm处不淬硬;带有空刀槽的轴高频感应加热淬火时,距空刀槽处允许有小于或等于5mm的软带;要高频感应加热淬火的带槽零件,槽深度大于或等于10mm时允许距离槽底有5mm不淬硬;淬硬平面有槽,且为细长狭条面,如其宽度小于或等于8mm,则此细长面允许不淬硬;如零件有直角两表面均需高频感应加热淬火时,允许在一个表面上有小于或等于8mm的回火软带,或允许其中一面距边缘5mm范围不淬硬;两相交平面均需高频感应加热淬火时,其交角处允许有小于或等于8mm不淬硬,交角处要有空刀槽或圆角。

    19、高频感应加热淬火件的结构应考虑热处理工艺性:

    注:零件有孔时,孔的边缘距淬硬表面应在6mm以上,或允许有空的地方不淬硬;二联或三联齿轮,其二联间距离应大于或等于8mm。在小于或等于16mm时,允许其中较小齿轮的硬化层稍带斜度。

    20、高频感应加热淬火件应有合理的热处理技术要求:

    21:感应加热淬火件应尽可能避免产生尖角效应:

    注:解决办法可以调节感应圈与工件之间的相对高度或相对间隙。

责任编辑:程玥
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