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車床方刀架（jià）的表麵熱處理工（gōng）藝研究

2016-11-10 來源：武（wǔ）漢理工大學能源與（yǔ）動力工程學院作者：白洋鄭衛剛

摘要：傳（chuán）統車床方刀架在（zài）使用過程中經（jīng）常出現偏移現（xiàn）象，主（zhǔ）要原因是小滑板銷（xiāo）孔套（tào）筒耐磨性（xìng）差，磨損（sǔn）嚴重，降低了（le）加（jiā）工精度（dù）和工作效率。通過表麵熱處理工藝強化45 4鋼，使其耐磨性增強，從而解決了生產中車床方刀架的偏移問題。

關鍵詞：車床方刀架（jià）；磨損；表麵（miàn）熱處理

傳統車床是工業生產的重要設備，車床表麵熱處理（lǐ）技術在車床生產中占有重要地位。車床的方刀架對車床的加工精（jīng）度（dù）影響很大，然而方刀架在使（shǐ）用（yòng）中的偏移、磨損等問題都將影響（xiǎng）產品（pǐn）的（de）加工精度，降低生產效率。本研究主要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問題。

1. 車床方刀（dāo）架結構

車床方（fāng）刀架結構如圖1所示。

圖1方刀架結構

1．凸輪；2、6、13．彈（dàn）簧（huáng）；3．墊圈；4．套筒（tǒng）的外花鍵；

5．套筒的內（nèi）花鍵；7．軸；8．跨銷（xiāo）；9．架體（tǐ）；10．手柄（bǐng）；

11．銷；12．滾珠；14．小滑板；15．定位銷

2.車床方刀架產生偏移（yí）的原因

車床在（zài）長期使用過程中往（wǎng）往需要更換刀具，傳（chuán）統車床更換（huàn）刀（dāo）具時需要依靠刀架手柄的轉動來實現，由於刀架手柄部分的頻（pín）繁（fán）旋轉，使銷（xiāo）孑L套（tào）與定位銷之間（jiān）容易產生（shēng）過度磨損，橫截麵由圓形成為（wéi）橢圓形，導（dǎo）致方刀架運動時經常產（chǎn）生一定的偏移量。此偏移對工件加工精度影（yǐng）響很大，如操作人員采用手動調節的方法調整這一偏移量需要（yào）一定的輔助時間，影響加（jiā）工效率（lǜ）。

傳統CA6140車床小（xiǎo）滑板磨（mó）損如圖2所示。從圖2中（zhōng）可以看到銷孑L套磨損嚴重，其截麵幾（jǐ）乎為橢圓形。

圖2銷孔套磨損

3. 車床方刀架偏移解決方案

磨損是機械零件的（de）主要失效形式之一，在一定磨損條件下，影響鋼耐磨（mó）性的因素很多，包括工作條件(載荷速（sù）度、運動等)、潤滑狀態（tài）、環境因素(溫度、濕度、周圍介（jiè）質等)、材料（liào）因素(成分、力學性能等)、零（líng）件（jiàn）表麵質量（liàng）和物理化學特性等。為了提高（gāo）鋼的表麵（miàn）硬度和耐磨性，傳統的（de）做法是采用淬火和回火工藝進行處理（lǐ）。通過（guò）對銷孔套筒磨損的情況分析可知，普通（tōng）熱處理方法不能滿足車（chē）床方刀架（jià）長期使（shǐ）用的（de）要求舊（jiù）J。下麵探討兩種熱處理工藝對45。鋼硬度（dù）和耐磨性的影響（xiǎng），以（yǐ）提高45。鋼小滑板銷孔套筒的耐磨性能。

3．1亞臨界（jiè）淬火

在提高鋼的強度和韌性的同時也會（huì）提高其耐磨性。亞臨界淬火的（de）淬火溫度（dù）範圍在AC3兩相區(奧氏體+鐵素體相區（qū）)，由於鐵素體相的存（cún）在（zài），使工件具（jù）有良好的韌（rèn）性；亞臨界淬火溫度下，淬火後馬氏（shì）體的含碳量比傳統（tǒng）淬火形成馬氏體的含（hán）碳量高(馬（mǎ）氏體形成硬度高的奧氏體要經過預（yù）熱)，亞臨界淬火和高溫回火加熱比傳統的退火或正火效果更（gèng）好。因此，如（rú）果采取適當的預熱+亞溫淬火工藝，可以（yǐ）提高（gāo）鋼的強度（dù）和韌性，即提高（gāo）其耐磨性。

45.鋼亞l臨（lín）界淬火與傳統淬火的力學性能比較見表（biǎo）1。圖3所示為XJl一02立式（shì）金相顯微鏡觀（guān）察到的45。鋼730℃亞臨界淬火、770℃亞溫淬（cuì）火工藝處理後的鋼顯微組織。分析表（biǎo）l可知，45’鋼的770℃亞溫（wēn）淬火+200 oC回火樣品（pǐn）的強度、韌性遠遠高於850℃傳統淬火+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（yú）傳統850℃淬火+560℃回火。說明了45。鋼的強度和（hé）韌性在適當的熱（rè）處理條件下得到了加強，將其用作銷（xiāo）孔套管能（néng）顯著提高耐磨性。

圖3 45。鋼工藝處理顯微組織

表1 45。鋼亞I臨界淬火和傳（chuán）統淬火後的力學性能比較

3．2表麵處理

零件表麵質量是影響（xiǎng）其耐磨性的重要因素之一，通過（guò）表麵處理可以很好地解決（jué）銷孔（kǒng）套的磨損問題。加（jiā）熱或機械（xiè）／jⅡ-r_表麵處理技術不改變材（cái）料表麵的化學成分，但可以（yǐ）改變其結構（gòu）和（hé）性能，表麵處理可使零件獲（huò）得一定（dìng）深度的表麵硬（yìng）化層，而且其中心部分仍保持良（liáng）好的韌性（xìng），從而提（tí）高零件的耐磨性。通過采用幾種不同的表麵處理工藝，對45。鋼（gāng）的（de）耐磨性進行研究，可（kě）以得出45’鋼在不同表麵處理條件下的性（xìng）能差異H J。采用不（bú）同表麵處理工藝對454鋼樣品(調質態)進行處理的結（jié）果見表2，為便（biàn）於比較對數據進行了歸一化處理，幾種工藝處理樣品性能（néng）之間的（de）比較見表3。其中，碳氮共滲處理采用RR叮25—9T井式氣體滲（shèn）碳爐，煤油分解氣作為滲碳劑，液（yè）氨(氣化後，幹燥)作為滲氮（dàn）劑；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（huà）處（chù）理。表2中，P和V分別為激光功率和掃描速度；P1和P2分（fèn）別是（shì）氧氣和乙炔氣體的壓（yā）力；Q1和Q2分別（bié）是氧氣和（hé）乙炔氣（qì）體流（liú）量；綜合係數是將硬度值、耐磨性、耐腐蝕性除以3所（suǒ）獲（huò）得的成本（běn）值。從表（biǎo）2可以看出，454鋼（gāng）在不同的表麵（miàn）處理工藝條件下可得出（chū）不同的硬化層深度和硬（yìng）化範圍，采用表麵處理工藝可提高試樣的硬化層深度。從表3可以看（kàn）出，由於表麵（miàn）處理工藝的改進，大大改善（shàn）了樣（yàng）品處理表麵的性能，提高了樣品的硬度和耐磨性。其中，激光熔覆可（kě）提高（gāo）試樣（yàng）的耐磨性，但成本最高；高頻淬火也能提（tí）高耐磨性，且與其他工藝相比成本最低。對（duì）普通車床的小滑板銷（xiāo）孔套來說（shuō），這幾（jǐ）種表麵（miàn）處理工藝都可以提高其耐磨性能，延（yán）長部件使用壽命，從而解決生產中的實際問題。

表2表麵處理工藝條件

表3 幾種（zhǒng）工藝的樣品性能

4. 結論

(1)在車床（chuáng）方刀架（jià）的使用過程中，傳（chuán）統的（de）車床拖板經常會出現一（yī）定的（de）偏移量，這是由小滑板銷孔套（tào）過度磨損造（zào）成的。銷孔套管材料為45。鋼，經傳統淬火後，經過透射電鏡觀察其組織，其耐磨性沒有達（dá）到生產要求。

(2)與傳統淬火（huǒ）相比，亞臨界淬火可以顯著提高45。鋼的強度、硬度、韌性，從而提高454鋼的耐磨性，如果將此（cǐ）工藝應用於銷孔，也可以大大提高其壽命周期。

(3)采用表麵熱處理可（kě）以提高454鋼的耐磨性，不同的表（biǎo）麵熱處理工（gōng）藝成本也不同，生產企業可依據小滑板上銷孔套筒（tǒng）的具體要求選擇適當的表麵處理工（gōng）藝。

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