控制扇形板氮化變形探討

江 洲

（常州寶菱重工機械有限公司，江蘇 常州 213019）

零件在氮化過程中變形是一個復雜的問題，特別是薄壁類、細長零件，氮化變形是更難控制。扇形板作為開卷卷取卷筒結構的重要零件，結構復雜，對尺寸及配合的形位公差要求嚴格。扇形板外圓為提高耐磨性，氮化是其常用的處理方式。由于扇形板對各斜面嚙合的面積及平行度要求極高，而且氮化后不能研磨，控制氮化變形變得更為重要。下面就氮化扇形板的工藝及工裝控制變形方面進行簡單介紹。

1 氮化扇形板加工工藝

針對圖1所示扇形板，圓弧處厚度僅30mm，長約2100mm。對加工單位，控制機加工內應力是控制氮化變形的措施之一。下面簡單介紹此扇形板的工藝及減少機加工應力措施：

圖1

①粗加工，單邊余8 mm。

②探傷后后調質處理。

③劃線，確認彎曲變形量，保證加工余量。

④半精加工，注意考慮扇形板除應力變形，內腔基準面及裝配配合面單邊余3 mm；注意裝配時不配合面直接加工成品，并加工時使用切削液。

⑤送氮化廠家除應力，利用專業氮化廠家經驗，更多去除機加工內應力，注意垂直懸掛。

⑥精銑各配個斜面及T型槽成，注意松壓板，保證斜面落差及平行度。

⑦與裝配，研磨，保證扇形板斜面接觸面。

⑧車磨扇形板外圓弧，制定精加工車磨參數，如車床 Vc=25 m/min，ap=0.5 mm，f=0.35 mm/r。

⑨氮化，注意裝在氮化工裝上一起進氮化爐。

2 氮化扇形板氮化工裝

經過前面實踐，此種扇形板在未使用氮化工裝時，第一次氮化后外圓弧變形量達0.7 mm，完全無法滿足裝配及使用要求，經過第二次、第三次氮化后變形量在0.2～0.3 mm。這樣浪費了大量人力、物力及時間。

氮化工裝設計整體思路是將扇形板固定在工裝上，增加扇形板剛性，控制變形，要求：

（1）工裝首先要剛性好，確保工裝在氮化過程基本不變形。工裝架采用H型鋼平面焊接鋼板，拼焊好后氮化前除應力，再加工。

（2）考慮扇形板整體氮化，與工裝接觸面最好是不需氮化的面。此種扇形板斜面上裝銅襯板滑動，可以不氮化。工裝利用扇形板斜面上螺孔，設計楔塊裝在扇形板斜面上。

（3）扇形板在自由狀態下，將楔塊底面光平，再固定在工裝架上。由于扇形板自由狀態可能已經變形，需在對應楔塊底面墊不銹鋼片，保證氮化前外圓弧母線變形在0.1mm內。

（4）扇形板右端裝配時有配合要求。現利用扇形板端面螺孔，用端板固定在工裝架上。

該套裝經過兩套扇形板氮化結果，氮化后大部分變形在0.15mm以內，滿足裝配及使用要求。下面是扇形板氮化數據。

圖2 扉形板氮化工裝裝配示意圖

表1 扇形板氮化數據

扇形板氮化變形受多因數的影響。在具體的生產條件下，制定合適的加工工藝及切削參數，減少機加工應力，設計合理的氮化工裝，能有效的減少和控制氮化變形，滿足圖紙設計及使用要求。