車床方刀架的表麵熱處理工藝研究
2016-11-10 來源：武（wǔ）漢理工大學能源與動（dòng）力工程學院 作者：白洋 鄭衛剛
摘要：傳統車床方刀架在使用過程（chéng）中經常（cháng）出現偏移現象，主要原因是小滑板銷孔套筒耐（nài）磨性差，磨損（sǔn）嚴重，降低了加工精度和工作效率。通過表麵熱處理工（gōng）藝強化45 4鋼，使其耐磨性增強，從（cóng）而解決（jué）了生（shēng）產中（zhōng）車床方刀架的偏移問題。
關鍵詞（cí）：車床方刀架；磨損（sǔn）；表麵（miàn）熱處理
傳（chuán）統（tǒng）車（chē）床是工業生產的重要（yào）設備，車床表麵熱處理技術（shù）在車床生產中占（zhàn）有重要地位。車床的方刀（dāo）架對（duì）車床的加工精度（dù）影響很大，然而方刀架在使用中的偏移、磨損等問題都將影（yǐng）響產品的加工精度，降低（dī）生產效率。本研究主要（yào）對車床的方刀架表麵熱處理工藝進行分析，探討解決方刀架耐磨性差的（de）問題。
1. 車床方刀架結構（gòu）
車床方刀架結構（gòu）如圖1所示。
圖1方刀架結（jié）構
1．凸輪；2、6、13．彈簧；3．墊圈；4．套筒的外花鍵；
5．套筒的內花鍵（jiàn）；7．軸；8．跨銷；9．架體；10．手柄；
11．銷；12．滾珠；14．小滑板；15．定位銷
2.車床方刀架產生偏移的原因（yīn）
車床（chuáng）在長期使用（yòng）過程中往往需要更換刀具，傳統車床更換刀具時需要依（yī）靠刀架手柄的轉動來（lái）實現，由於刀架手柄部分的頻繁旋轉，使銷孑（jié）L套與定位銷之間容易產生過度磨損，橫截麵由圓形（xíng）成為（wéi）橢圓形，導致方刀架運動時經常產生一（yī）定的偏移量。此偏移對工件加工精度影響很大，如操作人員采用手動調節（jiē）的方法調整這一偏移量需要一定的輔助時間，影（yǐng）響加工效率。
傳統CA6140車床（chuáng）小滑板磨損如（rú）圖2所示。從圖2中可以看到銷孑L套磨損嚴重，其截麵幾乎為橢圓形。
圖（tú）2銷（xiāo）孔套磨損（sǔn）
3. 車床方刀架偏移解決方案
磨損是機械零件的主要失效形式之（zhī）一，在一定磨損條件下，影響鋼耐磨性（xìng）的因素很多，包括工作條件(載荷速度、運動等)、潤滑狀態、環境因素(溫度、濕度（dù）、周圍介質等)、材料因素(成分、力學性能等)、零件表（biǎo）麵質量和物理化學特性等。為了提高鋼的表麵硬度和耐磨（mó）性，傳統的做法是采用淬火和回火工藝（yì）進行處理。通過對銷孔套筒磨損的（de）情況分析可知，普通熱處理方法不能滿足車床方刀架長期使用的要求舊J。下麵探討兩種熱處理工藝（yì）對45。鋼硬度和（hé）耐磨性的影響，以提高（gāo）45。鋼小滑板銷孔套筒（tǒng）的（de）耐磨性能。
3．1亞臨界淬火
在提高鋼的強（qiáng）度和韌性的同時也會（huì）提（tí）高（gāo）其耐磨性。亞臨界淬火的淬火溫度範（fàn）圍在（zài）AC3兩相區(奧氏體+鐵素（sù）體相（xiàng）區)，由於鐵素體相的存在，使工件具有良好的韌性（xìng）；亞臨界淬火溫度（dù）下，淬火後馬氏體的含碳量比傳統淬火形成馬氏體的含碳量高(馬氏體形成硬度高的奧氏體要經過預熱)，亞臨界淬火和高溫回火加熱比傳統的退火或正火效果（guǒ）更好。因此，如果采取適當的預熱+亞溫淬火（huǒ）工藝，可以（yǐ）提高鋼的強度和韌性，即（jí）提高其耐磨性。
45.鋼亞l臨界淬火與傳統淬火的（de）力學性（xìng）能比較見表1。圖3所示為（wéi）XJl一02立式金相顯微鏡觀察到的45。鋼730℃亞臨界淬火（huǒ）、770℃亞溫（wēn）淬火工藝處理後的鋼顯微組織。分析表l可知，45’鋼（gāng）的770℃亞溫淬火+200 oC回火樣品（pǐn）的強度、韌性遠遠高於850℃傳統（tǒng）淬火+200℃回火；此外，45。鋼730℃亞臨界淬（cuì）火+200 oC回火樣品的強度、韌性高於傳統850℃淬火+560℃回火。說明了45。鋼的強度和韌性在適當的熱處（chù）理（lǐ）條件下得到了加強，將其用作銷孔套管能顯著提高耐磨性。
圖3 45。鋼工藝處理顯微（wēi）組織
表1 45。鋼亞（yà）I臨（lín）界淬火和傳統淬火後的力學性能比較
3．2表（biǎo）麵處理
零件表麵質量是影響其耐磨性的重要因素之一，通過表麵處理可以很好地解決銷孔套（tào）的磨損問題。加熱或機械／jⅡ-r_表麵處理技術不（bú）改變材料表麵的化學成分，但可以改變其結構和性能，表（biǎo）麵處理可使零件獲得一定深度的表（biǎo）麵硬化層（céng），而且其（qí）中心部分仍保持（chí）良好的韌性，從而提高零（líng）件的耐磨性。通過采用幾種不同的表麵處理工藝，對45。鋼的耐磨性進行研究，可以得出（chū）45’鋼在不同表麵處理（lǐ）條件下的性能差異H J。采用（yòng）不同表麵處理工藝對454鋼樣品(調質態)進行處理的結果見表2，為便於比較對數（shù）據進行（háng）了歸一化處理，幾種工藝處理樣品（pǐn）性能之間（jiān）的比較見表3。其中，碳氮共滲處理采用RR叮25—9T井（jǐng）式氣體滲（shèn）碳爐，煤油分解氣作為滲碳劑，液氨(氣化後，幹燥)作為滲氮劑（jì）；采用GJ—l橫流激光器，其輸出功率500～2 000 W，連續可調，光斑直徑為3 mm，激光淬火試樣表麵做磷化處理。表2中，P和V分（fèn）別為激光功率和掃描速度；P1和P2分別是（shì）氧氣和乙炔氣（qì）體的壓力；Q1和Q2分別是（shì）氧氣和乙炔氣體流量；綜合係數是將硬（yìng）度值（zhí）、耐磨性、耐腐蝕性除以3所獲得的（de）成本值。從表2可以看出，454鋼在不同的表麵（miàn）處理工藝條件下可得出不同的硬化層深（shēn）度和硬化範圍，采用表麵處理工藝可提高試（shì）樣的硬化（huà）層深度。從表3可以看出，由於表麵處理工藝的改進，大大改善了樣品處理表麵（miàn）的性能，提高（gāo）了樣品的硬度和耐（nài）磨性（xìng）。其中，激光（guāng）熔覆可提（tí）高（gāo）試樣的耐磨性，但成本最高；高（gāo）頻淬（cuì）火也能提高耐磨性，且（qiě）與其他工藝相比成本最（zuì）低。對（duì）普通車床的小滑板銷孔套來說，這幾種表麵處（chù）理工藝都可以提高其耐磨性能，延長部件使用壽命，從而解決生產（chǎn）中的實際問題。
表2表麵處理工藝條件
表3 幾種工藝的樣（yàng）品性能
4. 結論（lùn）
(1)在車床方刀架的使用過程中，傳統的車床拖板經常會出（chū）現一定的偏移量，這是（shì）由小滑板銷孔套過（guò）度磨損造成的。銷孔套管材料為45。鋼，經傳（chuán）統淬火後，經過透射電鏡觀察其組織，其耐磨性沒有達到生產要求。
(2)與傳統淬火相（xiàng）比，亞臨界淬火可以顯著提高45。鋼的強度（dù）、硬度、韌性（xìng），從（cóng）而提高454鋼的耐磨性，如果將此工（gōng）藝應用於銷孔，也可以大大提高其壽命周期。
(3)采用表麵熱處理可以提高454鋼的耐磨性，不同的（de）表麵（miàn）熱處理工藝成本也不同（tóng），生產企業可依據小滑板上銷孔（kǒng）套筒的具（jù）體要求選擇適當的表麵處理工藝。
投稿箱：
如果您有機床行業、企業相關新（xīn）聞稿件發（fā）表，或進行（háng）資訊合作，歡迎聯係本網（wǎng）編輯部， 郵箱：skjcsc@vip.sina.com
如果您有機床行業、企業相關新（xīn）聞稿件發（fā）表，或進行（háng）資訊合作，歡迎聯係本網（wǎng）編輯部， 郵箱：skjcsc@vip.sina.com
更多相（xiàng）關信息
業界視點（diǎn）
| 更多
行業數據
| 更多
- 2024年11月 金屬切削機床產量數據
- 2024年11月 分（fèn）地區金屬切削（xuē）機床產量數據
- 2024年11月 軸承出口情況
- 2024年11月 基本型（xíng）乘用車（轎車）產量數據
- 2024年11月 新能源汽車產量數據（jù）
- 2024年11月 新能源汽車銷量（liàng）情況
- 2024年10月 新能源汽車產量數據
- 2024年10月 軸承出口情況
- 2024年10月 分地（dì）區金屬切削機床產量數據
- 2024年10月 金屬切削機（jī）床產量數據
- 2024年9月 新能（néng）源（yuán）汽車銷量情況
- 2024年8月 新能源汽車產（chǎn）量（liàng）數據
- 2028年（nián）8月（yuè） 基本型乘用車（轎車）產（chǎn）量數據