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      金屬材料熱處理變形的影響因素和控制策略

      2019-12-14 06:21:24行,肖
      中國(guó)金屬通報(bào) 2019年11期
      關(guān)鍵詞:淬透性平裝同步器

      趙 行,肖 捷

      (陜西法士特齒輪有限責(zé)任公司,陜西 西安 710077)

      熱處理技術(shù)主要是通過(guò)對(duì)金屬材料進(jìn)行熱加工而改變金屬材料的外在物理屬性或者是其內(nèi)在的化學(xué)性質(zhì)。熱處理過(guò)程,因?yàn)榱慵崽幚磉^(guò)程內(nèi)部存在熱應(yīng)力和組織應(yīng)力,所以不可避免的存在零件變形問(wèn)題。如何減少變形,保證零件熱后尺寸就是我們迫切需要解決的問(wèn)題。針對(duì)我公司產(chǎn)品變速箱齒輪而言,熱處理變形主要影響齒輪裝配精度,輕則行駛中異響,嚴(yán)重的會(huì)導(dǎo)致掛擋失敗甚至變速箱打齒。下面筆者就我公司某代表性零件舉例說(shuō)明我們?cè)跍p少零件熱后尺寸變形的一些探索[1]。

      1 存在的問(wèn)題

      從2017年開(kāi)始,公司某款同步器齒轂(材料20CrMnTi)經(jīng)常出現(xiàn)由于周節(jié)累積誤差過(guò)大而無(wú)法裝配的現(xiàn)象,二月初出現(xiàn)批量無(wú)法裝配的現(xiàn)象[2]。設(shè)計(jì)要求周節(jié)累積誤差小于0.13mm。通過(guò)數(shù)據(jù)測(cè)量發(fā)現(xiàn),當(dāng)周節(jié)累積誤差大于0.20mm以上會(huì)造成無(wú)法裝配;當(dāng)處于0.15mm~0.20mm之間時(shí)裝配時(shí)有卡滯;當(dāng)小于0.15mm時(shí),裝配較順利。

      圖1 同步器齒轂簡(jiǎn)圖

      2 采取的措施

      (1)通過(guò)調(diào)整淬火介質(zhì)、攪拌強(qiáng)度、滲碳淬火溫度、裝卡方式等多種途徑,對(duì)該批次零件進(jìn)行多輪工藝試驗(yàn),該批次零件的材料淬透性信息及實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下表。

      表1 出現(xiàn)批量無(wú)法裝配批次D17A25400、D17A25409零件的淬透性信息

      表2 D17A25400、D17A25409兩個(gè)批次零件的試驗(yàn)結(jié)果

      (2)對(duì)從庫(kù)里挑出的淬透性偏低的D17B21509批次的零件進(jìn)行類(lèi)似的工藝驗(yàn)證,結(jié)果如下。

      表3 淬透性偏低的D17B21509批次的零件淬透性信息

      表4 淬透性偏低的D17B21509批次的零件的工藝驗(yàn)證結(jié)果

      3 實(shí)驗(yàn)結(jié)論

      (1)該類(lèi)零件在熱油熱處理后的變形小于在G油熱處理的。同設(shè)備同工藝情況下,攪拌速度降低有助于減小變形。

      (2)20CrMnTiH材料端淬值偏下限的變形小于材料端淬值偏上限的。

      (3)該類(lèi)零件平裝熱處理變形明顯小于串裝熱處理,到目前為止,平裝熱處理的零件可基本滿(mǎn)足設(shè)計(jì)與生產(chǎn)的要求,但平裝生產(chǎn)產(chǎn)能會(huì)有一些損失。

      4 原因分析及后續(xù)改進(jìn)

      4.1 原因分析

      (1)零件在試制開(kāi)發(fā)進(jìn)行冷熱配合變形實(shí)驗(yàn)時(shí)不充分,對(duì)于零件合格與否的判定缺乏數(shù)據(jù)支撐,且未充分考慮20CrMnTiH材料淬透性處于極端狀況下的零件變形情況。

      (2)零件設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)調(diào)整變化后,未重新進(jìn)行充分的冷熱變形實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證便批量生產(chǎn)。

      (3)齒轂類(lèi)零件大多屬于薄壁易變形零件,但該類(lèi)零件未列入原材料信息重點(diǎn)跟蹤的四大類(lèi)零件,存在出現(xiàn)問(wèn)題無(wú)法追溯的現(xiàn)象。

      4.2 后續(xù)改進(jìn)

      (1)已簽訂低淬透性20CrMnTiH1的鋼材技術(shù)協(xié)議,待該材料的零件毛坯到位后,重新進(jìn)行冷熱配合試驗(yàn),進(jìn)行工藝驗(yàn)證,根據(jù)驗(yàn)證結(jié)果考慮切換20CrMnTiH1的鋼材。

      (2)對(duì)齒轂類(lèi)零件的平裝工裝重新進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),力爭(zhēng)平裝比串裝的產(chǎn)能損失控制在15%以?xún)?nèi)[3]。

      (3)將產(chǎn)量較大常見(jiàn)同步器零件納入了重點(diǎn)跟蹤的四大類(lèi)零件目錄,便于產(chǎn)品質(zhì)量問(wèn)題分析及產(chǎn)品追溯[4]。

      5 結(jié)語(yǔ)

      綜上所述,金屬材料熱處理變形是我國(guó)當(dāng)前一個(gè)主要的問(wèn)題。因此,為了更好的解決金屬材料在熱處理過(guò)程中所引發(fā)的變形問(wèn)題,需要不斷地對(duì)引發(fā)金屬材料變形的因素進(jìn)行分析;根據(jù)其因素制定出有針對(duì)性的措施,以更好地減少在對(duì)金屬材料熱處理過(guò)程中所引發(fā)的變形現(xiàn)象,更好地讓我國(guó)的金屬材料以更佳的狀態(tài)被應(yīng)用在各行各業(yè)中。

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