要旨：この論文は、歯車の熱処理変形に影響を与えるさまざまな要因を分析し、歯車部品の熱処理変形は、主に部品構造、材料、鍛造、機械加工、熱処理技術、設備などの多くの要因によって影響を受けることを指摘しています。
浸炭熱処理の簡単な紹介
シャフトは、鍛造、焼きならし、機械加工、浸炭、焼き入れ、焼戻し熱処理の後に自動車用ギアに一般的に使用され、浸炭層の高硬度と組織のコアの遊びを得て、これらの組織の優れた総合的な機械的特性を備えているだけでなく、焼き入れ後の残留応力は、シャフトとギアの機械的特性に決定的な役割を果たします。 現在、浸炭熱処理は当社で広く使用されており、比較的成熟した熱処理プロセスでもあります。 浸炭の目的は、コアの高い可塑性と靭性、高い表面硬度を確保し、硬度、耐摩耗性、および疲労強度を向上させるために、高炭素の表面層と低炭素のコアを得ることです。ワークピース。
熱処理変形解析
1. 熱処理の変形に影響を与える要因
熱処理と同時に、部品の形状とサイズを変更する必要があります。これは、組織応力、熱応力、および重力の共同作用の結果です。 構造応力と熱応力の両方が熱処理応力であり、構造応力とは、各部品の異なる冷却による熱処理中の異なる部品の異なる変形によって引き起こされる応力を指します。 熱応力とは、ワークの各部の温度差により、熱膨張と冷熱収縮が不均一になることによる応力です。 焼入れ中、主にXNUMX種類の部品の変形があります。幾何学的形状の変形、主にサイズと形状の変形で、焼入れ応力によって引き起こされます。 体積の変形は、主に、相転移中の比体積の変化によって引き起こされる、比例してワークピースの体積が拡大または縮小することです。
部品熱処理変形焼入れプロセスに影響を与える多くの要因があり、部品の潜在応力変形が解放され、部品加工の全プロセスで変形潜在応力が蓄積され、材料の化学組成、鍛造としてまとめることができます鍛造温度のプロセス、鍛造後の冷却速度、送り速度、切削速度、送り量、クランプ方法の加工プロセス、熱処理の加熱速度、冷却速度、加熱温度、およびその他の要因のプロセス。 熱処理工程は最終工程であり、部品の熱処理変形の種はすべて上流工程で埋めていきます。 したがって、熱処理変形の研究は、熱処理プロセス自体を研究するだけではなく、部品の構造、材料、および部品のすべての処理手順に焦点を当てる必要があります。
2.アニーリングプロセス
平衡状態にない金属を高温に加熱し、一定時間保持した後、徐々に冷却して平衡状態に近い組織を生成するプロセスをまとめてアニーリングと呼びます。 アニーリングの目的は、化学組成を均一にし、機械的特性とプロセス特性を改善し、内部応力を除去または低減し、部品の最終熱処理に適した内部構造を提供することです。
3.完全な焼入れプロセス
亜共析鋼またはその構成要素は、Ac3 を超える温度に加熱された後、臨界冷却速度を超える冷却速度で冷却され、マルテンサイト構造が得られます。 強度、硬度、耐摩耗性を向上させるための熱処理を完全焼入れといいます。
三、部品熱処理変形試験例
当社は一種の歯車部品を製造しています。 この部品の技術的な工程は、打ち抜き→鍛造→焼きならし→研削→ホブ切り→スプライン入れ→削り→浸炭→焼き入れ→焼き戻し→ショットブラスト→端面研磨→端面と車の内穴です。 材料は 8620RH、熱処理技術の要件は次のとおりです。焼き入れ層の深さ 0.84 ~ 1.34 mm、表面硬度 58 ~ 63HRC、心臓硬度 30 ~ 45HRC、TES-003 標準に準拠した金属組織。
部品製作が大きく、紐を張るタイプを用意、直径が大きく（219.2～219.45mm）、肉厚が薄い（27.05mm）、構造が完全に左右対称ではない、つまり小径穴の曲げ側、大径インターナル スプラインの側面はさておき、XNUMX つの端面構造部分 A と B (端) につながる熱変形の傾向の特性は一貫していません。
2016 年末時点で、急激な熱処理後の完成品の曲げ面の振れ誤差 (熱後端面の振れ値 ≤0.06mm がプロセスで要求される) により、ドラム形状と歯の振れ誤差が生じました。方向角度。 ホットフロントマシンで鍛造および加工されたこのバッチの残りの部品については、熱処理の過程で一時的なテストと微調整プロセスが実行され、熱変形を最大限に制御し、故障率を減らします部品の。
1. 独自の部品熱処理技術
部品に使用されるオリジナルの熱処理装置は AICHELIN42 ステーション リング回転底連続炉で、予備酸化、浸炭、焼入れ、洗浄、焼き戻しを 1 つに設定しています。 浸炭は基本的な雰囲気として窒素とメタノールを使用し、濃縮剤としてアセトンを使用し、窒素 - メタノール雰囲気の理論によれば、供給比率はメタノール：窒素= 1.1L / h：3m20 / h、CO含有値機器セットXNUMX％です. 本来の熱処理工程は、前酸化→浸炭→油焼入れ→洗浄焼戻し。
2. 熱処理工程の仮試験、微調整工程、結果分析
(1) アニーリング処理と結果解析の追加
高温焼鈍を採用し、焼鈍工程は400℃×2hとし、炉冷で350℃まで空冷し、浸炭焼入れを行います。 加熱前後のエンドホップ値を１対１で測定した。
焼きなまし浸炭部品のエンド スリップの平均熱変形は 0.033 mm ですが、テスト データが小さすぎるため、参考値です。
(2) 焼入れ混合パラメータの調整と結果の分析
熱処理プロセスパラメータを微調整する前提条件は、部品が熱処理技術指標の設計要件を確実に満たすことです。 一般的な焼入れプロセスでは、マルテンサイト相変態の混合速度を速く設定して部品の最も理想的な状態に設定し、次に攪拌速度を遅く設定して冷却速度を下げ、熱ビルジの変形を減らし、冷間収縮を減らします。部品の熱変形を低減すると同時に、完全な熱処理技術指標を確保する能力。 高速クエンチ攪拌時間を 45 秒に、低速クエンチ攪拌速度を 700r/min に減らし、クエンチ攪拌を調整します。
攪拌を調整した後、熱処理前後の部品のエンド ホップの測定結果は、急冷混合パラメータを調整した後の部品の平均熱間変形エンド ホップが 0.057 mm であり、平均熱間変形エンドよりも小さいことを示しています。元の焼入れ混合パラメーターを使用した後のパーツのホップ。 ただし、ホット バックエンド ホップのほとんどは技術要件を超えており、ホット バックエンド ホップの標準偏差は 0.015 です。
(3) 焼鈍工程追加＋焼入れ混合条件の調整と解析
上記の 0.033 種類のテストに基づいて (焼なましプロセス後の熱変形エンド ジャンプの増加 (0.057)、および熱間変形急冷エンド ジャンプの高ボリューム (0.015)、小さな離散 (XNUMX) 後の混合パラメーターの調整) に基づいて、XNUMX つの方法同時にバッチ部品で使用され、焼きなまし前の部品、調整された混合パラメータを使用して浸炭と焼入れを行った後、サイドジャンプ熱変形部品を観察します。
A. 高温焼戻し炉焼鈍＋焼入れ混合条件：焼鈍工程高温焼戻し炉、浸炭焼入れ焼入れ焼入れパラメータ調整攪拌 熱処理前後のサイドジャンプ測定結果は図のようになります。図 5 は、プロセスの要件に適合するホット バック エンド ジャンプを示しています。熱変形エンド ジャンプの平均量は 0.034 mm、ホット バック エンド ジャンピング標準偏差は 0.018 です。
B. アニーリング プロセスに環状炉を使用 + 急冷および攪拌パラメーターの調整焼鈍工程の要求に応じて、400℃で2時間保持した後、浸炭を主炉に運び、同時に攪拌パラメータを調整します。 部品の熱処理前後のエンドホップの測定結果は、サーマルバックホップが技術要件に適合していることを示しています。 平均熱変形エンド ホップ値は 0.036 mm で、熱バック ホップの標準偏差は 0.017 です。
C.元のプロセスとの 4 種類以上の微調整プロセスについて、結果とその熱変形を比較すると、混合パラメータを急冷するプロセスでのみ既知であり、ホット バックエンド ジャンプ値が大きくなり、増加量よりも大きくなります。焼鈍+焼入れ混合パラメータのプロセスタイプでは、製造の実現可能性を考慮して、クラスの修復プロセスタイプを選択し、環状炉酸化ゾーン焼鈍+攪拌パラメータ調整プロセスタイプは、高温焼戻し炉焼鈍+攪拌パラメータ調整よりも優れていますプロセスタイプ。
最適化された修復技術の採用：環状炉の前酸化ゾーンのアニーリング+攪拌パラメーターの調整、このバッチの残りの部品の生産、部品の不良率が突然30％から6％になり、不良率が大幅に減少し、効果的に会社の経済的損失を減らします。
D.結論
焼鈍プロセスを追加し、浸炭および焼入れ後に焼入れパラメータを調整すると、熱処理後の部品の変形を効果的に改善し、後で同様の問題を解決するための実行可能な修復技術を提供できます。 しかし、部品の熱処理変形は、熱処理プロセスの調整だけで完全に解決できるわけではなく、各プロセスの熱処理が最終熱処理の変形に一定の影響を与える前に、最終製品の適合にはすべてのプロセスが必要です。調整し、互いに協力し、適切なプロセスを見つけ、部品の合格率を向上させ、製品の品質を確保します。
