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正文內(nèi)容

40cr東方紅40拖拉機驅(qū)動軸熱處理工藝設(shè)計畢業(yè)論文(編輯修改稿)

2024-07-16 08:51 本頁面
 

【文章內(nèi)容簡介】 生,高溫回火后要采用水冷或油冷,對于大鍛件體要采用合金化方法防止回脆。調(diào)質(zhì)鋼不一定都進行調(diào)質(zhì)處理,因為回火索氏體組織不能充分發(fā)揮碳提高鋼的強度方面的潛力,所以當(dāng)零件以提高強度和疲勞強度為主要目的時,可采用淬火加低溫回火代替調(diào)質(zhì)。由于碳對過飽和γ相得固溶強化作用、。應(yīng)用于航空航天結(jié)構(gòu)的低合金超高強度結(jié)構(gòu)鋼就是以調(diào)質(zhì)鋼為基礎(chǔ)發(fā)展起來的。為改善低合金超高強度結(jié)構(gòu)鋼韌性,采用真空感應(yīng)爐熔煉和電渣重溶減少鋼中氣體和有害雜質(zhì)含量。,提高回火穩(wěn)定性,將一類回火脆性的溫度提高。 低合金超高強度結(jié)構(gòu)鋼和合金調(diào)質(zhì)鋼經(jīng)淬火加低溫回火后,其韌性與碳的質(zhì)量分數(shù)有關(guān)。%,雖然,隨著碳的質(zhì)量分數(shù)的增高強度持續(xù)增高,但鋼的韌性特別是斷裂韌度顯著下降。所以應(yīng)合理控制碳質(zhì)量分數(shù),以得到最佳強度與塑性的配合。4. 拖拉機驅(qū)動軸生產(chǎn)工藝路線及分析 拖拉機驅(qū)動軸的選材 按照驅(qū)動軸對材料力學(xué)性能的要求,驅(qū)動軸常用材料是中碳鋼或中碳合金鋼,如440Cr、40MnB、40CrMnMo等。具體選用何種鋼號,應(yīng)根據(jù)驅(qū)動軸承受負載的大小,驅(qū)動軸桿部的直徑和淬硬層深度的要求來確定。通常是輕型車、尺寸較小的驅(qū)動軸選用中碳鋼;重型車、尺寸較大和工作應(yīng)力大的驅(qū)動軸選用淬透性和強韌性較好的合金鋼。對于主要承受扭轉(zhuǎn)載荷的軸類零件,鋼的淬透性以保證軸的直徑的1/2處能淬火為最佳。驅(qū)動軸材料依據(jù)其工作條件選用,中型重車選用40Cr,重型載重車選用40CrMnMo。拖拉機為中型重車,故選用40Cr。 40Cr熱處理工藝特性(1)預(yù)備熱處理 調(diào)至鋼經(jīng)加熱后,必須經(jīng)過預(yù)備熱處理來降低硬度,便于切削加工,消除熱加工時造成的組織缺陷。對于40Cr鋼而言可進行正火或退火處理。(2)最終熱處理 調(diào)質(zhì)鋼的最終熱處理是淬火加高溫回火。一般可以采用較慢的冷卻速度淬火,可以用油淬避免熱處理缺陷。當(dāng)強度較高時,采用較低的回火溫度,反之選用較高的回火溫度。 40Cr拖拉機驅(qū)動軸工藝路線及熱處理方案分析 (1)工藝路線為:鍛造→毛坯調(diào)質(zhì)→加工成形→248。90圓柱面與花鍵兩處高頻淬火。 該工藝方案的優(yōu)點:工藝簡單,特別是調(diào)質(zhì)工藝,因為調(diào)質(zhì)后再進行機械加工,無須考慮氧化脫碳問題。 該工藝方案的缺點是:加工余量大,浪費材料,調(diào)質(zhì)效果不好。該種鋼油淬時臨界直徑大于55mm(加上加工余量),根據(jù)該種鋼的端淬曲線可以推知,即使在表面也得不到半馬氏體區(qū),實際上只能得到網(wǎng)狀鐵素體及細片狀珠光體組織?;ㄦI與錐度交界處恰好是花鍵高頻淬火的過渡區(qū)(熱影響區(qū)),此處的強度比未經(jīng)表面淬火的還差,而又是應(yīng)力集中的危險斷面。 (2)工藝路線為:鍛造~荒車及鉆248。23孔(應(yīng)留加工余量,以備擴孔成248。23)→調(diào)質(zhì)→加工成形(包括擴248。23)→248。90圓柱面、錐度及花鍵部分高頻淬火。 該工藝方案的優(yōu)點是:克服了第一方案的調(diào)質(zhì)效果不良,以及錐度與花鍵交界危險斷面處恰好是高頻淬火熱影響處的弱點,其使用性能將比第一方案大為改善。 該方案的缺點是:加工余量大、浪費原材料;增加了加工工序和工序間周轉(zhuǎn),延長了生產(chǎn)周期;對調(diào)質(zhì)工序加熱時氧化、脫碳的控制要求較嚴;高頻淬火時,在錐度根部R3圓角處需圓角淬火,為了避免有淬火過渡區(qū),錐度與花鍵部分應(yīng)連續(xù)淬火,但該兩部分尺寸及幾何形狀不同,故用同一感應(yīng)圈淬火時,需改變高頻淬火工藝參數(shù)(至少應(yīng)改變工件升降速度)操作比較復(fù)雜,質(zhì)量不易穩(wěn)定。 在設(shè)備條件不變的情況下,第二種方案的生產(chǎn)周期比較長,生產(chǎn)成本較高。 (3)改整體結(jié)構(gòu)為組合結(jié)構(gòu),即把整體分解為法蘭盤和花鍵軸,花鍵軸為通花鍵,與法蘭盤用花鍵連接。工藝路線如下: 法蘭盤:鍛造→調(diào)質(zhì)→加工成形(花鍵孔只加工內(nèi)孔,鍵槽未拉)→248。90外圓高頻淬火→拉削花鍵孔。 花鍵軸:棒料鉆孔→調(diào)質(zhì)→加工成形→花鍵中頻淬火。 該工藝方案的優(yōu)點: 省料,再大量生產(chǎn)中花鍵軸可向鋼廠訂購管材;調(diào)質(zhì)效果要好,基本上與該種鋼的臨界直徑相適應(yīng);感應(yīng)加熱淬火工藝單一,操作方便、質(zhì)量穩(wěn)定,因為248。90外圓高頻淬火目的是提高耐磨性,其與法蘭盤連接處直徑大,應(yīng)力小,故強度足夠?;ㄦI采用中頻加熱,~5mm,疲勞強度提高,經(jīng)2500Hz中頻淬火并200℃低溫回火,表面硬度為53~55HRC,據(jù)測量齒的根部有589~736N/mm178。的壓應(yīng)力,由于是通花鍵,可以一次連續(xù)淬火,沒有過渡區(qū)。 該工藝方案的缺點是:增加了法蘭盤拉削內(nèi)花鍵孔的工藝,但省去了鍛造拔制錐度及花鍵部分直徑的工序,簡化了花鍵軸的加工。 試驗表明,采用第一種工藝方案時,由于強度比較低,當(dāng)與行星架錐度緊配合比較好時,常在錐度部分與法蘭盤連接處發(fā)生剪切斷他過過渡區(qū)的材料剪切強度,驅(qū)動軸將在花鍵根部迅速剪切斷裂,壽命更低。 當(dāng)按第三種方案處理時,與第一種方案處理的比較,疲勞壽命大幅度提高。田間試驗500h未發(fā)現(xiàn)斷裂現(xiàn)象。 可以估計,采用第三種方案,制造成本提高不多,而壽命大幅度提高,總的經(jīng)濟效果是良好的。 熱處理工藝的確定 下料→鍛造→正火(預(yù)先熱處理)→粗加工→調(diào)制→248。90圓柱面、錐度及花鍵部分高頻淬火→回火→精加工→校正→檢驗。工藝說明如下:(1) 驅(qū)動軸零件經(jīng)鍛造后(40Cr鋼鍛造溫度始鍛溫度為1100℃,終鍛溫度為800℃)進行正火處理。(2) 正火 為消除鍛后組織不均勻(帶狀組織)、經(jīng)理粗大和鍛造力,改善切削加工行,必須進行預(yù)先熱處理——正火。其工藝是:加熱溫度為:820~870℃。 工件經(jīng)加熱、保溫后冷卻,獲得均勻的細珠光體組織。正火后的硬度為197~207HB,易于切削加工。(3) 調(diào)質(zhì) 調(diào)質(zhì)是驅(qū)動軸機械加工后的最后熱處理。為達到要求性能,調(diào)質(zhì)工藝采用以下措施: ,淬火后再1/4直徑處硬度應(yīng)大于45HRC,淬火組織為半馬氏體。為此,應(yīng)選擇較高的淬火加熱溫度,以提高淬透性。 (860177。10)℃,保溫80min。首先是桿部和花鍵部分先淬入10%的NaCl水溶液中,水溫加熱到50℃左右,待桿部和花鍵部分在熱NaCl水溶液中冷卻到本體降到600℃左右時,立即由溶液中提出,再將工件整體投入油中冷卻,溫度為60~80℃。這樣操作是盤部外圓先不冷卻,待盤部外圓在空氣中降溫,桿部和花鍵部分在冷卻介質(zhì)中降溫。待盤部外圓降至750℃左右,將工件整體投入油中冷卻,這樣,解決一個工件要求兩種硬度的要求,同時解決法蘭盤與桿部相連處易產(chǎn)生開裂的問題,既可保證盤部硬度,又減少變形,避免開裂。 淬火后的金相組織為:桿部為馬氏體,盤部為托氏體+馬氏體。 。驅(qū)動軸回火溫度定為430177。10℃,回火時間為120min。為克服回火脆性,回火后在水中冷卻。 經(jīng)過回火后的金相組織為:回火索氏體和回火屈氏體。 ,使驅(qū)動軸表面由于局部塑性變形而增加加壓應(yīng)力,能明顯提高驅(qū)動軸疲勞壽命。 (4)248。90外圓高頻淬火目的是提高耐磨性,其與法蘭盤連接處直徑大,應(yīng)力小,故強度足夠?;ㄦI采用中頻加熱,~5mm,疲勞強度提高,經(jīng)2500Hz中頻淬火并200℃低溫回火,表面硬度為53~55HRC,據(jù)測量齒的根部有589~736N/mm178。的壓應(yīng)力,由于是通花鍵,可以一次連續(xù)淬火,沒有過渡區(qū)。 熱處理常見的缺陷及防護措施 氧化和脫碳 氧化時指鋼表面的鐵被氧化成氧化鐵;脫碳是指鋼表面的碳分被氧化成CO、CH4等氣體,是鋼表面的含碳量降低。氧化使工件表面金屬燒損,影響工件尺寸和降低表面質(zhì)量。脫碳時工件表面碳貧化從而導(dǎo)致工件淬火硬度和耐磨性降低。嚴重的氧化脫碳會造成工件報廢。 對需要控制氧化脫碳的工件,可采用下列措施。 。在保證工件淬火硬度和組織的前提下,盡量采用較低的加熱溫度,采用最短的加熱時間。加熱前先經(jīng)預(yù)熱
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