細長閥桿熱處理淬火的工裝設計

楊昱，閻保秋

我公司170kW（230馬力）推土機變速閥上有一閥桿，該零件比較細，上面有很多凹槽，并且閥桿心部還有一個孔，熱處理后需要鉸孔，該零件對變形要求也很高，具體如圖1所示。

1.熱處理技術要求

材料為20CrMnTi，要求碳氮共滲，滲層0.8～1.2mm，硬度≥52HRC，徑向圓跳動≤0.15mm。

工藝路線：鍛造→正火→粗加工→碳氮共滲→精加工→淬火→校直→鉸內孔→磨削加工。

圖1

原工藝采用鹽浴爐加熱淬火，淬火后變形量很大，熱處理后徑向圓跳動在0.8～1.2mm，給后續校直帶來很大困難，同時零件變形量大，通過冷校直后，即使回火也不能完全消除殘余應力，在后續加工過程中零件經常因殘余應力釋放而彎曲，造成零件磨不圓而報廢。后來采用可控氣氛多用爐，變形有所減少，但內孔在保護氣氛中加熱時也補滲碳了，造成內孔硬度太高，無法鉸孔。為解決該問題，技術部專門立項進行攻關，現簡談一下解決措施。

2.原因分析

淬火時有保護氣氛，在0.6%的碳勢下850℃保溫1h，滲碳層在0.2mm左右，硬度≥50HRC對于磨削加工無影響，但對于鉸孔來說太困難，必須對需要鉸孔的部位進行防滲保護。

變形大的問題主要有以下幾個方面：①零件在加熱保溫時因自身重量產生變形。②冷卻過程不均勻造成零件變形。③在零件轉移過程中受沖擊而導致零件變形。因此必須設計一種專用工裝進行定位，最大限度地減少以上問題造成的零件變形。

3.解決辦法

針對上述問題設計了一種工藝堵蓋（見圖2），對閥桿在加熱過程中起到防內孔滲碳的作用，同時保證閥桿豎直裝，起到支撐和定位作用，有效地減少了零件因自身重量和受沖擊帶來的變形。

另外，設計了一種定位地盤（見圖3），既保證零件冷卻均勻，又保證了一定的裝爐量，將工藝堵蓋用M10螺栓固定在定位地盤上（形狀類似，尺寸不同的零件有多種，便于更換工藝堵蓋），工裝裝配如圖4所示。

首次工藝試驗共熱處理了60件，有48件變形量在0.3mm以內，12件變形量在0.3～0.5mm之間，變形量較原來減少50%以上，大大減少了校直工序的工作量，同時也保證了零件質量穩定，后續鉸孔也沒有出現難加工，問題得到徹底解決。

4.結語

通過本次工藝改進，解決了閥桿的變形問題和局部防滲碳問題，同時也進一步明確，在解決長徑比大于10的零件熱處理變形時一定要設計恰當的工裝，防止零件在加熱過程和轉移過程中變形，既能保證零件淬火時均勻冷卻，也有利于減少零件變形。

圖2

圖3

圖4