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軸類零件怎樣進(jìn)行加工? 軸類零件加工工藝? 軸類工件的裝夾方式有哪些? 軸類零件的特點(diǎn)是什么加工需要注意什么? 蝸桿是怎么加工的? 加工零件的首選基準(zhǔn)? 45鋼加工工藝路線?軸類零件的加工通常需要經(jīng)過以下步驟:
1. 材料準(zhǔn)備:按照客戶要求和設(shè)計(jì)圖紙要求,選擇合適的金屬材料進(jìn)行準(zhǔn)備。一些軸類零件還需要做熱處理,增加其強(qiáng)度和硬度。
2. 數(shù)控加工:軸類零件通常具有較高的精度要求,常常需要使用數(shù)控機(jī)床進(jìn)行加工作業(yè)。包括車床車削、銑床銑削、鉆床鉆削等操作,對(duì)于不同形狀的軸桿,可以采用適合的機(jī)床進(jìn)行精加工。
3. 確定軸承位置:軸桿是配合軸承使用的,因此加工時(shí)需要確定軸承的位置和安裝孔的位置。通過設(shè)計(jì)圖紙,可以確定軸承和安裝孔的位置和規(guī)格,以便在車削時(shí)進(jìn)行較為精確的加工。
4. 表面處理:為了提高軸桿的表面硬度、耐磨性和防腐蝕性,可以進(jìn)行表面處理,比如硬度調(diào)質(zhì)、淬火、鍍鉻等方法。表面處理需要根據(jù)軸桿的具體材質(zhì)和客戶要求進(jìn)行選擇。
5. 檢驗(yàn):加工完成后,需要對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行檢驗(yàn)。常用的檢驗(yàn)手段包括涂布型涂布、亮度檢驗(yàn)、尺寸測量等工藝流程。對(duì)于高韌性、耐磨性的軸桿則需要進(jìn)行全尺寸檢驗(yàn)。
加工軸類零件需要注重精度和質(zhì)量,一些復(fù)雜的軸桿需要使用計(jì)算機(jī)輔助制造(CAM)軟件對(duì)其進(jìn)行加工,以保證加工精度和質(zhì)量。
軸類零件通常用于機(jī)械設(shè)備中,其主要特點(diǎn)是長且細(xì),直徑一般較小,需要高精度加工。以下是一般性的軸類零件加工工藝:
1. 材料準(zhǔn)備:選擇適合的材料,保證材料質(zhì)量符合要求。
2. 切削工藝:軸類零件的切削工藝主要包括車削、銑削、鉆削、磨削等。其中車削是最主要的加工工藝,可以用于加工軸的外圓、端面和內(nèi)孔等,而銑削則適合加工軸的兩端平面和鍵槽等。
3. 熱處理工藝:通過熱處理可以改善材料的性能,增加硬度和強(qiáng)度,提高軸的耐磨性和抗腐蝕性。常見的熱處理工藝包括淬火、回火、正火、退火等。
4. 表面處理:軸類零件的表面處理主要包括鍍鉻、電鍍、氧化、噴砂等。表面處理可以提高外觀質(zhì)量和耐腐蝕性。
5. 裝配: 在軸類零件加工后,需要進(jìn)行裝配試驗(yàn),檢查零件的尺寸精度和運(yùn)轉(zhuǎn)情況等,確保軸能夠正常運(yùn)轉(zhuǎn),同時(shí)加強(qiáng)外觀質(zhì)量。
以上是一般情況下軸類零件的加工工藝,因?qū)嶋H情況不同,加工工藝也會(huì)因材料不同、工作條件等多種因素而略有差異。
軸類零件的安裝方式軸類零件的安裝方式主要有以下三種:
1.采用兩中心孔定位裝夾一般以重要的外圓面作為粗基準(zhǔn)定位,加工出中心孔,再以軸兩端的中心孔為定位精基準(zhǔn);盡可能做到基準(zhǔn)統(tǒng)一、基準(zhǔn)重合、互為基準(zhǔn),并實(shí)現(xiàn)一次安裝加工多個(gè)表面。中心孔是工件加工統(tǒng)一的定位基準(zhǔn)和檢驗(yàn)基準(zhǔn),它自身質(zhì)量非常重要,其準(zhǔn)備工作也相對(duì)復(fù)雜,常常以支承軸頸定位,車(鉆)中心錐孔;再以中心孔定位,精車外圓;以外圓定位,粗磨錐孔;以中心孔定位,精磨外圓;最后以支承軸頸外圓定位,精磨(刮研或研磨)錐孔,使錐孔的各項(xiàng)精度達(dá)到要求。
2.用外圓表面定位裝夾對(duì)于空心軸或短小軸等不可能用中心孔定位的情況,可用軸的外圓面定位、夾緊并傳遞扭矩。一般采用三爪卡盤、四爪卡盤等通用夾具,或各種高精度的自動(dòng)定心專用夾具,如液性塑料薄壁定心夾具、膜片卡盤等。
3.用各種堵頭或拉桿心軸定位裝夾加工空心軸的外圓表面時(shí),常用帶中心孔的各種堵頭或拉桿心軸來安裝工件。小錐孔時(shí)常用堵頭;大錐孔時(shí)常用帶堵頭的拉桿心軸。
頂尖孔起附加定位基準(zhǔn)的作用。
軸類零件是旋轉(zhuǎn)體零件,其長度大于直徑,一般由同心軸的外圓柱面、圓錐面、內(nèi)孔和螺紋及相應(yīng)的端面所組成。根據(jù)結(jié)構(gòu)形狀的不同,軸類零件可分為光軸、階梯軸、空心軸和曲軸等。 加工時(shí)須注意: 1, 表面粗糙度,2,位置精度;3, 幾何形狀精度,4, 尺寸精度
1、蝸桿的預(yù)加工
軸類零件的預(yù)加工是指加工的準(zhǔn)備工序,即車削外圓之前的工藝。
校直:毛坯在制造、運(yùn)輸和保管過程中,常會(huì)發(fā)生彎曲變形,為保證加工余量均勻及裝夾可靠,一般冷態(tài)下在各種壓力機(jī)或校值機(jī)上進(jìn)行校直。
2、蝸桿加工的定位基準(zhǔn)和裝夾
以工件的中心孔定位在軸的加工中,零件各外圓表面,錐孔、螺紋表面的同軸度,端面對(duì)旋轉(zhuǎn)軸線的垂直度是其相互位置精度的主要項(xiàng)目,這些表面的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)一般都是軸的中心線,若用兩中心孔定位,符合基準(zhǔn)重合的原則。中心孔不僅是車削時(shí)的定為基準(zhǔn),也是其加工工序的定位基準(zhǔn)和檢驗(yàn)基準(zhǔn),又符合基準(zhǔn)統(tǒng)一原則。當(dāng)采用兩中心孔定位時(shí),還能夠最大限度地在一次裝夾中加工出多個(gè)外圓和端面。
一般來說,選用設(shè)計(jì)基準(zhǔn)作為加工基準(zhǔn)比較好。這在機(jī)械加工中叫做基準(zhǔn)重合。
零件在設(shè)計(jì)時(shí)通常有一個(gè)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。比如軸類零件,軸線就是設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。機(jī)座零件比較多是安裝貼合面為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。零件加工時(shí)需要一個(gè)加工基準(zhǔn)用于定位。軸類零件選用軸線做加工基準(zhǔn)。打中心孔然后用雙頭頂尖加雞心夾。但是一些情況下不能做到基準(zhǔn)重合,那就要采取措施去解決。比如設(shè)計(jì)專用夾具、專用定位元件來保證加工精度。
45號(hào)鋼淬火溫度在A3(自奧氏體開始析出鐵素體,即r-Fe→a-Fe的開始線910°C-700°)C+(30~50)℃,在實(shí)際操作中,一般是取上限的。偏高的淬火溫度可以使工件加熱速度加快,表面氧化減少,且能提高工效。為使工件的奧氏體均勻化,就需要足夠的保溫時(shí)間。如果實(shí)際裝爐量大,就需適當(dāng)延長保溫時(shí)間。不然,可能會(huì)出現(xiàn)因加熱不均勻造成硬度不足的現(xiàn)象。但保溫時(shí)間過長,也會(huì)也出現(xiàn)晶粒粗大,氧化脫碳嚴(yán)重的弊病,影響淬火質(zhì)量。我們認(rèn)為,如裝爐量大于工藝文件的規(guī)定,加熱保溫時(shí)間需延長1/5。
因?yàn)?5號(hào)鋼淬透性低,故應(yīng)采用冷卻速度大的10%鹽水溶液。工件入水后,應(yīng)該淬透,但不是冷透,如果工件在鹽水中冷透,就有可能使工件開裂,這是因?yàn)楫?dāng)工件冷卻到180℃左右時(shí),奧氏體迅速轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體造成過大的組織應(yīng)力所致。因此,當(dāng)淬火工件快冷到該溫度區(qū)域,就應(yīng)采取緩冷的方法。由于出水溫度難以掌握,須憑經(jīng)驗(yàn)操作,當(dāng)水中的工件抖動(dòng)停止,即可出水空冷(如能油冷更好)。另外,工件入水宜動(dòng)不宜靜,應(yīng)按照工件的幾何形狀,作規(guī)則運(yùn)動(dòng)。靜止的冷卻介質(zhì)加上靜止的工件,導(dǎo)致硬度不均勻,應(yīng)力不均勻而使工件變形大,甚至開裂。
45號(hào)鋼調(diào)質(zhì)件淬火后的硬度應(yīng)該達(dá)到HRC56~59,截面大的可能性低些,但不能低于HRC48,不然,就說明工件未得到完全淬火,組織中可能出現(xiàn)索氏體甚至鐵素體組織,這種組織通過回火,仍然保留在基體中,達(dá)不到調(diào)質(zhì)的目的。
45號(hào)鋼淬火后的高溫回火,加熱溫度通常為560~600℃,硬度要求為HRC22~34。因?yàn)檎{(diào)質(zhì)的目的是得到綜合機(jī)械性能,所以硬度范圍比較寬。但圖紙有硬度要求的,就要按圖紙要求調(diào)整回火溫度,以保證硬度。如有些軸類零件要求強(qiáng)度高,硬度要求就高;而有些齒輪、帶鍵槽的軸類零件,因調(diào)質(zhì)后還要進(jìn)行銑、插加工,硬度要求就低些。關(guān)于回火保溫時(shí)間,視硬度要求和工件大小而定,我們認(rèn)為,回火后的硬度取決于回火溫度,與回火時(shí)間關(guān)系不大,但必須回透,一般工件回火保溫時(shí)間總在一小時(shí)以上。
2、40Cr鋼的調(diào)質(zhì)處理
Cr能增加鋼的淬透性,提高鋼的強(qiáng)度和回火穩(wěn)定性,具有優(yōu)良的機(jī)械性能。截面尺寸大或重要的調(diào)質(zhì)工件,應(yīng)采用Cr鋼。但Cr鋼有第二類回火脆性。
40Cr工件調(diào)質(zhì)的淬回火,各種參數(shù)工藝卡片都有規(guī)定,我們在實(shí)際操作中體會(huì)是:
(一)40Cr工件淬火后應(yīng)采用油冷,40Cr鋼的淬透性較好,在油中冷卻能淬硬,而且工件的變形、開裂傾向小。但是小型企業(yè)在供油緊張的情況下,對(duì)形狀不復(fù)雜的工件,可以在水中淬火,并未發(fā)現(xiàn)開裂,只是操要憑經(jīng)驗(yàn)嚴(yán)格掌握入水、出水的溫度。
(二)40Cr工件調(diào)質(zhì)后硬度仍然偏高,第二次回火溫度就要增加20~50℃,不然,硬度降低困難。
(三)40Cr工件高溫回火后,形狀復(fù)雜的在油中冷卻,簡單的在水中冷卻,目的是避免第二類回火脆性的影響?;鼗鹂炖浜蟮墓ぜ?,必要時(shí)再施以消除應(yīng)力處理。
影響調(diào)質(zhì)工件的質(zhì)量,操作工的水平是個(gè)重要因素,同時(shí),還有設(shè)備、材料和調(diào)質(zhì)前加工等多方面的原因,我們認(rèn)為:
(一)工件從加熱爐轉(zhuǎn)移到冷卻槽速度緩慢,工件入水的溫度已降到低于Ar3臨界點(diǎn),產(chǎn)生部分分解,工件得到不完全淬火組織,達(dá)不到硬度要求。所以小零件冷卻液要講究速度,大工件予冷要掌握時(shí)間。
(二)工件裝爐量要合理,以1~2層為宜,工件相互重疊造成加熱不均勻,導(dǎo)致硬度不勻。
(三)工件入水排列應(yīng)保持一定距離,過密使工件近處蒸氣膜破裂受阻,造成工件接近面硬度偏低。
(四)開爐淬火,不能一口氣淬完,應(yīng)視爐溫下降程度,中途閉爐重新升溫,以便前后工件淬后硬度一致。
(五)要注意冷卻液的溫度,10%鹽水的溫度如高于60℃,不能使用。冷卻液不能有油污、泥漿等雜質(zhì),不然,會(huì)出現(xiàn)硬度不足或不均勻現(xiàn)象。
(六)未經(jīng)加工毛坯調(diào)質(zhì),硬度不會(huì)均勻,如要得到好的調(diào)質(zhì)質(zhì)量,毛坯應(yīng)粗車,棒料要鍛打。
(七)嚴(yán)把質(zhì)量關(guān),淬火后硬度偏低1~3個(gè)單位,可以調(diào)整回火溫度來達(dá)到硬度要求。但淬火后工件硬度過低,有的甚至只有HRC25~35,必須重新淬火,絕不能只施以中溫或低溫回火以達(dá)到圖紙要求完事,不然,失去了調(diào)質(zhì)的意義,并有可能產(chǎn)生嚴(yán)重的后果。
45鋼傳統(tǒng)熱處理工藝
1.1 預(yù)備熱處理
45號(hào)鋼鍛軋件通常情況下不進(jìn)行退火處理,其原因有二:
一是,退火時(shí)間如果過長,很容易產(chǎn)生鐵素體集聚,導(dǎo)致組織不均勻現(xiàn)象;.
二是,因?yàn)?5號(hào)鋼鍛軋件作退火處理周期較長,導(dǎo)致生產(chǎn)效率較低。45號(hào)鋼預(yù)備熱處理一般采用高溫回火與正火。45號(hào)鋼鍛軋件通??刂圃?24℃以內(nèi),這樣不但不產(chǎn)生結(jié)晶過程,同時(shí)能夠降低其內(nèi)應(yīng)力,硬度大大降低,易于下一步的切削加工工藝
1.2 低溫球化退火
低溫球化退火是把工件加熱到共析轉(zhuǎn)變溫度Acl以下進(jìn)行保溫,然后緩冷冷卻,從而獲得球化組織的熱處理方法,5號(hào)鋼鍛軋件的溫度在接近724℃時(shí),要進(jìn)行長時(shí)間保溫階段,這樣片狀球光體就會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)變,成為球狀珠光體,其硬度在145HB之內(nèi),其強(qiáng)韌性較好,為冷擠壓奠定了基礎(chǔ)。
1.3.淬火
45號(hào)鋼的淬火就是將鋼加熱到Ac3(亞共析鋼)或Ac1(過共析鋼)以上溫度,經(jīng)過保溫后置人各種不同的冷卻介質(zhì)中(V冷應(yīng)大于V臨),以獲得馬氏體組織。由于45號(hào)鋼的奧氏體穩(wěn)定性相對(duì)較差,因此為獲得高硬度的馬氏體組織需要對(duì)其加熱后快速進(jìn)行淬火冷卻。45號(hào)鋼具有良好的導(dǎo)熱性,在淬火時(shí),可以直接人爐,不需要預(yù)熱,根據(jù)工件的相關(guān)技術(shù)要求來選擇溫度的高低,一般加熱溫度控制在860℃一820℃之間。
1.4臨界溫度淬火
大量實(shí)驗(yàn)表明,45號(hào)鋼處于780℃臨界溫度進(jìn)行淬火時(shí),能夠獲取極細(xì)小的奧氏體晶粒,使其韌性
大大提高,同時(shí)也顯著降低了裂紋敏感性。一些截面尺寸相差懸殊的工件,在淬火時(shí)容易產(chǎn)生裂紋,而對(duì)其進(jìn)行臨界溫度淬火處理時(shí),可以大大降低產(chǎn)生裂紋的概率。
1.5高頻淬火
高頻淬火是通過感應(yīng)加熱設(shè)備,對(duì)工件進(jìn)行感應(yīng)加熱,迅速加熱零件表面,然后迅速淬火的一種金
屬熱處理方法。高頻加熱速度控制范圍在200—1 000℃,s之間時(shí),其臨界溫度也對(duì)應(yīng)升高,因此,故45號(hào)鋼鍛件的淬火加熱溫度在880。920℃之間,一般較其他類型的鋼高大約80~1000℃有時(shí)更高一些。這樣45號(hào)鋼在高頻淬火被加熱的速度很快,其組織細(xì)小,應(yīng)力增加,能夠使鍛件達(dá)到62-66 HRC的硬度,具有了高耐磨性,強(qiáng)疲勞抗力以及較小的缺口敏感性的特點(diǎn)。
45鋼熱處理常見問題
1 硬度偏低
45號(hào)鋼鍛件經(jīng)過調(diào)質(zhì)件淬火后,其硬度一般要達(dá)到HRC56—59的要求,對(duì)于截面大的鍛件也應(yīng)該
大于HRC48,造成原因主要是有四種原因:
一是,鋼材含碳量偏低;
二是,在淬火加熱階段,沒能做到要求的技術(shù)規(guī)范,加熱溫度偏低或保溫時(shí)間不夠,使鍛件組織中奧氏體的碳與合金元素含量不足,甚至還殘存著未轉(zhuǎn)變的珠光體或未溶鐵素體,造成鍛件淬火后硬度指標(biāo)達(dá)不到要求;
三是,鍛件加熱溫度過高或者保溫時(shí)間長,導(dǎo)致其表面脫碳而達(dá)不到硬度;
四是,淬火冷卻不到位,冷卻是熱處理的最終工序,更是熱處理最重要的工序。45號(hào)鋼淬火硬度在不同冷卻速度下可以轉(zhuǎn)變?yōu)椴煌慕M織,淬火冷卻不到位,其硬度會(huì)變低。
2 縱向裂紋
縱向裂紋就是產(chǎn)生的裂紋呈軸向趨勢,形狀細(xì)而長,如圖l所示。
直徑為8 mm左右的45號(hào)鋼鍛件最容易出現(xiàn),一般含碳量愈高的鍛件,其產(chǎn)生的切向拉應(yīng)力越大,
拉應(yīng)力沖破鍛件強(qiáng)度極限時(shí),縱向裂紋就會(huì)形成。45號(hào)鋼鍛件縱向裂紋產(chǎn)生的原因主要有:
一是,裝設(shè)的加熱爐的方式不合理,導(dǎo)致鍛件的受熱不均現(xiàn)象;
二是,鍛件在淬火時(shí),受到的溫度較高,內(nèi)外應(yīng)力差距大。同時(shí)加劇45號(hào)鋼鍛件裂紋產(chǎn)生的原因主
要有:鍛件中鋼中含有較多的低熔點(diǎn)有害雜質(zhì),譬如S、P、Bi等等;鍛件尺寸在鋼的淬裂敏感尺寸范圍內(nèi)所選擇的淬火冷卻介質(zhì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于鍛件的臨界冷卻速度。
3 橫向裂紋
橫向裂紋就是產(chǎn)生的裂紋垂直于軸向。由內(nèi)往外斷裂。如圖2所示。
橫紋一般出現(xiàn)在其未淬透時(shí),有熱應(yīng)力引發(fā)。鍛件淬火如果不能淬透,其表面會(huì)呈壓應(yīng)力。而其心部則呈拉應(yīng)力,這樣在鍛件的淬硬層與非淬硬層的過渡區(qū),就會(huì)產(chǎn)生最大拉應(yīng)力,當(dāng)所產(chǎn)生的拉應(yīng)力沖破鍛件的抗拉強(qiáng)度極限時(shí),橫向裂紋就會(huì)產(chǎn)生。45號(hào)鋼鍛件橫向裂紋產(chǎn)生的原因主要有三種:
一是,工件的拉拔工藝及操作不合理,譬如模角太大,沒有經(jīng)過酸洗以及金屬內(nèi)外變形不均勻等;
二是,工件心部出現(xiàn)增碳,使工件的內(nèi)外層塑性變形能力出現(xiàn)較大的差別;
三是,工件內(nèi)有夾雜物存在。
4硬度不均勻
45號(hào)鋼經(jīng)過熱處理后,如果硬度不均勻?qū)⑹蛊淠湍バ越档?,減少使用壽命。導(dǎo)致45號(hào)鋼硬度不均
勻原因主要有以下幾種:
一是,使用的工件本身淬透性低;
二是,工件表面殘留有退火脫碳層或淬火加熱時(shí)產(chǎn)生脫碳層;
三是,工件淬火加熱后冷卻速度慢,分級(jí)、等溫過高、時(shí)間過長或者冷卻介質(zhì)選擇不當(dāng);
四是,工件淬火介質(zhì)中含雜質(zhì)過多或老化;
五是,工件淬火冷卻后出淬火介質(zhì)時(shí)溫度過高、冷卻不足;
六是,工件回火不充分及回火溫度過高。
5 表面形成大塊碳(氯)化合物網(wǎng)
導(dǎo)致45號(hào)鋼鍛件表面形成大塊碳(氮)化合物網(wǎng)的原因有:
一是,爐氣碳勢過高;
二是,工件強(qiáng)滲時(shí)間過長;
三是,冷卻速度太慢,沿奧氏體晶界析出網(wǎng)狀碳化物;
四是,鍛造始鍛溫度太高,而鍛后冷卻太慢。
6 畸變
導(dǎo)致45號(hào)鋼鍛件畸變的原因有三:
一是,工件在淬火階段溫度偏高;
二是,工件冷卻方法不合理;
三是,夾具設(shè)計(jì)不合理或者使用不當(dāng)。
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