機(jī)械加工過程中熱處理工藝的作用及影響分析

陳瓊光

摘要：隨著我國機(jī)械制造業(yè)的不斷發(fā)展，各種新型的制造工藝和技術(shù)也開始應(yīng)運(yùn)而生，這在一定程度上不僅提高了機(jī)械加工生產(chǎn)效率，使得零件加工的質(zhì)量得到可靠保證，而且也充分體現(xiàn)了機(jī)械制造業(yè)的一體化發(fā)展水平。本文也會(huì)對機(jī)械加工與熱處理工藝的配合關(guān)系進(jìn)行詳細(xì)的論述和研究，并針對兩者間的配合問題，提出相應(yīng)的解決措施，以便為有關(guān)企業(yè)提供準(zhǔn)確的參考。

關(guān)鍵詞：機(jī)械加工；熱處理工藝；配合措施

在機(jī)械制造業(yè)中的關(guān)鍵工藝環(huán)節(jié)中，當(dāng)屬機(jī)械加工和熱處理最為重要，只有做好這兩項(xiàng)生產(chǎn)任務(wù)，才能保證零件加工的質(zhì)量和效率。各機(jī)械制造企業(yè)必須對當(dāng)下市場需求進(jìn)行全面的了解，積極引進(jìn)先進(jìn)的機(jī)械加工技術(shù)和熱處理工藝，致力于將機(jī)械加工與熱處理工藝有機(jī)結(jié)合，使之形成新的一體化制造體系，這樣才能生產(chǎn)出符合設(shè)計(jì)要求、用戶滿意、具有高幾何精度的機(jī)械制造產(chǎn)品。

1.機(jī)械加工與熱處理工藝之間的關(guān)系

1.1切削加工與熱處理

在進(jìn)行切削加工時(shí)，工件的硬度標(biāo)準(zhǔn)必須與效率原則相一致，這樣才能保證零件質(zhì)量，若是硬度超過定額基準(zhǔn)，則不僅會(huì)增加零件切削的難度，而且還會(huì)給相關(guān)刀具造成一定的磨損。相反，若是硬度低于定額基準(zhǔn)，則還會(huì)出現(xiàn)粘刀現(xiàn)象，進(jìn)而導(dǎo)致切削瘤的產(chǎn)生，增加刀具的磨損程度。所以，只有控制好工件硬度，使其保持在170-210HB左右，這樣才能有利于切削加工的順利開展。

另外，金屬件內(nèi)部組織的熱處理工藝的正確選擇對于工件加工質(zhì)量也會(huì)產(chǎn)生一定的影響。高碳鋼在熱處理后所得到的碳化物，若是呈球化且均勻分布，則該組織的加工性能就會(huì)高于片狀珠光體組織；對于低碳鋼，由于其退火鋼中含有大量的鐵素體、切屑等，在加工時(shí)，很容易出現(xiàn)粘刀、磨損刀具表面粗糙度的現(xiàn)象，所以，為了增強(qiáng)該組織的加工性能，就要采用正火工藝對其進(jìn)行熱處理，這樣就會(huì)達(dá)到預(yù)期加工效果；對中碳鋼而言，若是含碳量偏下限，則應(yīng)采用正火工藝，反之，含碳量偏上限，則要采用調(diào)質(zhì)工藝。

同時(shí)，切削加工的接觸疲勞強(qiáng)度和彎曲疲勞強(qiáng)度與工件硬度都呈正比關(guān)系，即硬度越高，疲勞強(qiáng)度就越高，所以在對需要表面強(qiáng)化的工件進(jìn)行切削加工時(shí)，切記不能采用降低調(diào)質(zhì)硬度的方法，否則勢必會(huì)降低工件硬化層下的基體強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度，嚴(yán)重時(shí)，甚至還會(huì)導(dǎo)致重載齒輪齒根部發(fā)生斷裂。

1.2磨削加工與熱處理

在對軋輥、矯直輥或要求精度高的齒輪進(jìn)行磨削加工時(shí)，一定要在這些工件滲碳淬火、回火后來進(jìn)行，否則勢必會(huì)導(dǎo)致工件在磨削過程中出現(xiàn)裂紋，而這些裂紋與熱處理和冷加工都有著很直接的關(guān)系。首先，從熱處理角度來看，磨削裂紋的產(chǎn)生原因主要有以下幾點(diǎn)內(nèi)容，即：碳化物濃度高、殘余奧氏體含量多、回火不充分等原因。其次，從冷加工角度來看，工件在磨削過程中進(jìn)刀量控制不合理，就會(huì)出現(xiàn)磨削裂紋，所以，一定要選擇合適的砂輪粒度和高效冷卻劑，這樣就會(huì)使進(jìn)刀量得到很好的控制，進(jìn)而有效保證工件磨削質(zhì)量。

1.3機(jī)加工與熱處理

機(jī)加工工藝對熱處理有著很大的影響，若是對一些不合理的機(jī)加工工藝進(jìn)行適度調(diào)整，則將會(huì)給熱處理帶來很大的便利。例如，硬度在300-400HB的車輪，若是采用調(diào)質(zhì)工藝，則其加工效果就會(huì)比中頻淬火高效，且所需加工成本也要低很多。另外，齒輪經(jīng)滲碳淬火后，其公法線長度會(huì)成倍增長，要想降低其增長速度，就要在冷加工時(shí)把公法線控制在中、下差，這樣就會(huì)便于熱處理，且使公法線長度處在基準(zhǔn)范圍內(nèi)。同時(shí)，在編制機(jī)加工工序與熱處理加工路線時(shí)，相關(guān)工作人員一定要考慮到感應(yīng)加熱淬火產(chǎn)品，因?yàn)檫@些產(chǎn)品在熱處理前大多都已成形，為了避免出現(xiàn)開裂產(chǎn)品，則應(yīng)適當(dāng)調(diào)整相關(guān)加工工序。

2.機(jī)械加工中熱處理配合的相關(guān)建議

2.1大型齒輪滲碳淬火變形處理

2.1.1問題的形成

通常，大型齒輪經(jīng)過滲碳淬火處理后，都會(huì)發(fā)生變形現(xiàn)象，最為明顯的部位要屬齒輪外徑、工公法線長度、斜齒輪的螺旋角等部位。經(jīng)相關(guān)專家鑒定，當(dāng)齒輪外徑呈明顯膨脹趨勢時(shí)，則與裝卡方式的合理運(yùn)用有關(guān)，若是單件齒輪淬火，則會(huì)呈現(xiàn)兩端面外徑膨脹大、中間外徑膨脹小的特征；若是重疊掛裝，則會(huì)呈現(xiàn)最上層、最下層端面外徑膨脹大、中間外徑膨脹小的特征。

2.1.2處理措施

首先，要制定嚴(yán)格的熱處理工藝操作標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)大型齒輪滲碳完畢后，切記不要直接采用淬火工藝，以免增大變形，使其內(nèi)部金屬組織不合格。而是要采用快速爐冷卻方法或在緩冷坑中進(jìn)行冷卻。其次，要預(yù)留出充足的加工余量，包括變形余量和磨削量，并對公法線長度余量進(jìn)行反復(fù)測試，確保其符合基準(zhǔn)要求后才能確定齒軸在滲碳前軸徑的方向。另外，齒輪滲碳后，要將齒節(jié)圓作為基準(zhǔn)面，且在加工去掉軸徑后，不需再對齒輪進(jìn)行滲碳，直接進(jìn)行淬火工藝即可。最后，對齒圈類齒輪進(jìn)行滲碳淬火處理時(shí)，要嚴(yán)格控制截面厚度，使其保持薄厚均勻，這樣就會(huì)減少變形現(xiàn)象，提高齒輪質(zhì)量。

2.2大型齒輪滲碳淬火開裂的處理

2.2.1改善鋼件結(jié)構(gòu)

為了避免大型齒輪在滲碳淬火過程中出現(xiàn)裂紋，首先就要改善其鋼件結(jié)構(gòu)，避免工件出現(xiàn)尖角或厚薄不均勻現(xiàn)象。同時(shí)，尖角部位在進(jìn)行過熱處理時(shí)，還要將其轉(zhuǎn)換成圓角或倒角，以免在過熱過程中發(fā)生開裂情況。

2.2.2合理選用鋼材

若是所進(jìn)行滲碳淬火的工件為結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜、易變形和淬裂的零件，則要選擇合金鋼進(jìn)行熱處理；對形狀復(fù)雜，且硬度要求不高的結(jié)構(gòu)零件，則選用含碳量較低的材料；而齒部采用感應(yīng)加熱的齒輪材料要盡量選擇35CrMo規(guī)格的鋼材。

2.2.3科學(xué)確定技術(shù)條件

熱處理技術(shù)的合理選擇，要依據(jù)零件的工作條件和損壞形式來確定。要想保證機(jī)械加工的質(zhì)量，就要根據(jù)實(shí)際情況，科學(xué)確定技術(shù)條件這樣才能生產(chǎn)出理想的機(jī)械零件，滿足使用者的需求。

3結(jié)束語

綜上所述，盡管機(jī)械加工與熱處理工藝在運(yùn)行過程中會(huì)出現(xiàn)或多或少的配合矛盾，但是只要掌握兩者間的合作關(guān)系，能夠采用正確的處理方法，按照嚴(yán)格的工藝操作規(guī)范，就會(huì)生產(chǎn)出高質(zhì)量、高精度的機(jī)械制造產(chǎn)品，進(jìn)而在提升我國機(jī)械制造水平的基礎(chǔ)上，更好的滿足廣大客戶需求。