超高强度钢肩轴真空热处理的畸变问题

肩轴类零件是在飞机工业中运用的重要零件。零件由回转轴、叉形槽口及交点孔等结构部分组成,是比较复杂的叉耳联接型轴类零件。此类零件不仅各轴径尺寸和同轴度为重要特性,轴径另一端的槽口尺寸精度、对称度和垂直度也是重要特性,而槽口相对于轴中心线的对称度在零件加工中一直是极难保证的一个特性,成为影响肩轴高质量交付的关键所在。

在真空热处理的过程中,由于工艺不当会导致零件的畸变量高于预期,从而导致进一步加工及运用的困难,因此合适的工艺选择尤为重要。

简要工艺流程

零件的工艺流程为:自由锻毛坯→机加工→去 应力回火→机加工→淬火、回火→机加工→低温回 火→表面处理。

影响肩轴淬火畸变因素如下。

1)装挂不合理。肩轴重心和零件悬挂点连线与重力作用线存在夹角,肩轴加热和保温时,由于肩轴自重比较大,因此在重力作用下产生塑性变形。

2)肩轴形状复杂。前工序机加工时,破坏了零件表面应力均匀分布状态,存在较大的残余应力,肩轴加热过程中,残余应力与热应力叠加使肩轴产生畸变。

3)工艺参数不当。肩轴加热时零件内外温差较大,在热应力作用下肩轴产生畸变。

4)装炉时,肩轴挂装间距不同,同一件肩轴不同部位加热和冷却都不均匀,在组织应力和热应力作用下肩轴产生畸变。

5)肩轴在冷却过程中,由于形状比较复杂,同一个零件不同部位冷却不均匀,组织转变不同步,所以在组织应力和热应力作用下产生畸变。

解决畸变问题的方案:

1)设计制作工装,限制肩轴自由度,确保零件重心和零件悬挂点连线与重力作用线存在夹角接近于零。

2)热处理工艺参数优化。增加去应力回火工序,肩轴冷至室温后重新装炉加热,严格控制零件之间挂装间距均匀,并延长淬火加热第一阶段670℃保温时间,确保零件内外温差缩小。

3)调整肩轴吊挂方向。让肩轴锥体部分在上面,改变淬火油进入半封闭型腔的方向。

4)改变冷却方式。当零件半封闭型腔内外双侧冷却改为外侧冷却时,由于该零件外部形状近乎对称,各部位冷却速度基本相当,肩轴淬火产生的内应力相对均匀,因此肩轴产生的淬火畸变会变小。

除了合适的工艺选取以外,真空炉的选择同样决定了零件加工的好坏。一款加热均匀,油淬过程充分的真空油淬炉能很好的保证零件成品的质量。格航真空的VOGQ系列真空油淬炉基于十多年的制造和开发经验,在行业中已经取得了广泛的认可。产品线囊括了双室,三室,卧式和立式等多种型号,其主要特点有:

1.整体布局紧凑、合理、美观。

2.八角形炉胆加热结构,炉温均匀性好。

3.加热元件采用独一无二的无陶瓷件支撑技术,长时间使用5年不担心绝缘性能下降问题。

4.内部料车采用叠加式整体伸缩结构、变频调速、物料传递平稳,执行“满-快-慢”运行节拍,转移时间短。

5.内置换热器及强制气流循环冷却方式,喷射气体均匀且流量大,冷却速度快。

6.淬火油槽容量大,热油采用热油泵外循环及换热器冷却,淬火油降温更佳。

7.双重选择油搅拌及油喷射冷却方法,适用不同种类的零件,工件变形小。

8.在同等规格的产品中,装炉量大,效率高。

除了标准炉型以外,格航真空的工程师团队还提供定制服务。通过他们的丰富经验,我们不仅能进行安装和售后,也可以帮助顾客解决工艺上的困难,从而做到易于上手,快捷制造,有利于工厂的高效运转。