機械零件熱處理加工技術(shù)工藝研究

曹偉

摘要：加工處理是機械零件生產(chǎn)制造中的要點環(huán)節(jié)，除了涉及到對多類型技術(shù)手段的應(yīng)用，也對加工與處理效果具有嚴(yán)格要求。本文以機械零件熱處理加工技術(shù)為探討主題，分析機加工、線切割加工等常見零件加工的方法與特點，從預(yù)熱環(huán)節(jié)處理、加工過程預(yù)熱處理、材料的選擇、熱加工處理等方面闡述熱處理加工技術(shù)在機械零件生產(chǎn)制造中的具體應(yīng)用。

Abstract： Processing is a key link in the production of mechanical parts. In addition to the application of multiple types of technical means， it also has strict requirements on processing and processing effects. This article takes the heat treatment processing technology of mechanical parts as the topic of discussion， analyzes the methods and characteristics of common parts processing such as machining and wire cutting， and explains the heat treatment from the aspects of preheating treatment， processing preheating， material selection， and thermal processing. The specific application of processing technology in the manufacture of mechanical parts.

關(guān)鍵詞：機械零件;熱處理;加工技術(shù)

Key words： mechanical parts;heat treatment;processing technology

中圖分類號：TG5? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2021）20-0106-02

0? 引言

工業(yè)技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展為機械制造產(chǎn)業(yè)注入了源源不斷的發(fā)展動力，將熱處理加工技術(shù)運用到機械零件的生產(chǎn)制造工作中，不僅在于升級并革新傳統(tǒng)單一化的技術(shù)手段，也是全面提高零件加工質(zhì)量水平的必要路徑。提高熱處理工藝在機械零件加工作業(yè)中的應(yīng)用實效，需要立足于產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)的技術(shù)條件與實際情況，將熱處理技術(shù)方法的優(yōu)勢作用充分發(fā)揮出來，助力工業(yè)產(chǎn)業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展。

1? 機械零件常見加工方法

1.1 機加工? 機加工是機械生產(chǎn)產(chǎn)業(yè)中的一種較為常見的技術(shù)手段，將機加工法運用到零件處理工作中，通常能夠取得較好的生產(chǎn)加工成果，進(jìn)一步提高機械制造效率。但觀察與分析此種工藝方法在大部分機械零件加工工作中的實際應(yīng)用情況可以發(fā)現(xiàn)，由于技術(shù)人員的操作方式不規(guī)范，在沒有嚴(yán)格參照標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)要求的情況下，很容易出現(xiàn)紕漏問題，給機械加工效果帶來負(fù)面影響，導(dǎo)致零件表面過于粗糙，難以滿足機械加工制造的規(guī)定要求。由此可見，將機加工技術(shù)應(yīng)用到機械零件處理工作中，對操作規(guī)范具有嚴(yán)格要求，若是在質(zhì)量控制方面出現(xiàn)問題，很容易導(dǎo)致零件在經(jīng)過處理后形成軟點，影響后續(xù)生產(chǎn)制造工作的有序進(jìn)行[1]。

1.2 線切割加工? 作為一種高效的技術(shù)手段，線切割技術(shù)法在當(dāng)前的工業(yè)制造領(lǐng)域中的應(yīng)用十分廣泛。將線切割技術(shù)運用到機械零件的加工處理工作中，有利于精簡化整個操作流程，面對形狀復(fù)雜的產(chǎn)品模型，也可以高效地完成相應(yīng)的加工生產(chǎn)工作。但調(diào)查了解線切割在零件加工中的實際應(yīng)用情況，可以發(fā)現(xiàn)其很容易改變零件表面層的狀態(tài)與性能，若是零件較小、強度性能較低，則表面上會有微小的裂縫呈現(xiàn)，這不僅嚴(yán)重影響到產(chǎn)品的品質(zhì)情況，也會對其在后續(xù)機械制造中的使用期限、使用壽命等帶來直接影響，大幅削弱零件整體零件的強度與穩(wěn)定性[2]。

2? 機械零件熱處理加工技術(shù)工藝

2.1 預(yù)熱環(huán)節(jié)處理? 將熱處理加工技術(shù)應(yīng)用到機械零件的生產(chǎn)制造工作中，首先需要進(jìn)行預(yù)熱處理，其主要目的是最大限度內(nèi)降低零件在實際加工、處理階段內(nèi)的形變概率，在使其保持原有形狀的基礎(chǔ)上，優(yōu)化切削效能，并進(jìn)一步提高切削作業(yè)的精準(zhǔn)度。需要熱處理加工的機械零件類型不同，其主體組成材料也會存在一定差異，無論是結(jié)構(gòu)組織的不同，還是對應(yīng)硬度限制方面的差異性，都是影響最終零件的熱處理加工效果的決定性因素。以亞共析鋼材料為例，此種材料具有十分細(xì)小的晶粒，以及相對均勻的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)，要對其進(jìn)行切削處理，一方面對切削技術(shù)手段的優(yōu)化應(yīng)用具有嚴(yán)格要求，另一方面也需要技術(shù)人員嚴(yán)格把控各個切削加工過程的精準(zhǔn)性，確保零件的處理加工成效滿足機械制造的標(biāo)準(zhǔn)要求。除此以外，鍛造預(yù)熱處理也是機械零件熱處理加工中的重要組成部分，要切實提高零件的質(zhì)量水平與強度性能，還需以嚴(yán)格把控預(yù)熱環(huán)節(jié)的處理成效為切入點，將質(zhì)量管控貫徹落實到零件預(yù)熱的全作業(yè)流程，深入分析并把握鍛造預(yù)熱處理的標(biāo)準(zhǔn)要求，優(yōu)化各類型零件的熱處理質(zhì)量[3]。

2.2 機械加工過程的預(yù)熱處理? 在機械制造生產(chǎn)產(chǎn)業(yè)中，零件加工涵蓋的技術(shù)工藝較多，涉及到的作業(yè)流程也十分復(fù)雜，需要處理加工的零件類型不同，其對技術(shù)應(yīng)用的規(guī)范要求也會存在一定差異，若是零件的性質(zhì)特點較為特殊，在經(jīng)過復(fù)雜的處理流程后，其自身的幾何形狀也可能存在較大變化。將熱處理加工技術(shù)應(yīng)用到零件生產(chǎn)工作中，零件自身的應(yīng)力分布特點會在相應(yīng)程度上發(fā)生改變，若是應(yīng)力重新排序的程度較深，則很容易導(dǎo)致零件在后續(xù)機械制造環(huán)節(jié)中出現(xiàn)不確定性的質(zhì)量問題。

2.2.1 熱處理中的退火技術(shù)? 退火技術(shù)主要是將零件置于高溫環(huán)節(jié)下，加熱到指定溫度后，再將其進(jìn)行保溫處理，直至緩慢冷卻，此種退火工藝在鋼材料的加工處理中的應(yīng)用十分常見，在優(yōu)化鋼材性能方面具有顯著優(yōu)勢，除了可以有效地改變鋼材硬度，還能夠大幅降低切削作業(yè)的難度水平，為零件的后續(xù)生產(chǎn)與加工處理奠定良好基礎(chǔ)。鋼材晶粒經(jīng)過退火處理后，整體結(jié)構(gòu)更為精細(xì)化，有利于提升熱處理的工藝效果，退火技術(shù)的類型較多，常見的有球化退火、完全退火以及等溫退火等，以完全退火技術(shù)為例，其主要是加工零部件到指定的溫度范圍，再將其予以保溫處理，然后通過逐步緩冷達(dá)到退火效果。現(xiàn)階段，在生產(chǎn)亞拱析材料的作業(yè)過程多會涉及到對完全退火技術(shù)的使用。與完全退火技術(shù)相對應(yīng)的是等溫退火技術(shù)，其強調(diào)加熱處理材料到適宜的溫度水平，然后在對其及采取保溫處理，接下來，利用快速冷卻的技術(shù)方法處理材料，使其達(dá)到不超過Ar1的適宜溫度，再對其予以靜置即可。在經(jīng)過相變后，在空氣中出爐并實行冷卻，此種技術(shù)工藝在機械加工制造中的應(yīng)用不僅使得零件停放在爐內(nèi)的實際時間被大幅縮短，也使得零部件的熱處理效果大幅增強。球化退火是一種新型的技術(shù)手段，其主要是指退火處理鋼里滲透體，通常情況下，以Ac1+30-50℃為基準(zhǔn)，加熱處理零件，接下來將其置于保溫環(huán)境中，經(jīng)過緩凝后，即可得到較為理想的熱處理效果。當(dāng)前，在生產(chǎn)加工共析鋼零件的作業(yè)過程中，對球化退火技術(shù)工藝的應(yīng)用最為常見。

2.2.2 熱處理中的正火技術(shù)? 在標(biāo)準(zhǔn)化的溫度范圍內(nèi)，對鋼材料進(jìn)行加熱處理，經(jīng)過保溫處理流程后，對其加以空冷處理，以達(dá)到零部件熱處理的目的，是正火技術(shù)的基本概念。利用正火技術(shù)加工并處理鋼材類的零部件后，材料中原有的網(wǎng)狀二次滲碳體含量大幅降低，被顯著消除，這一工藝環(huán)節(jié)與處理成效主要是為后續(xù)球化退火環(huán)節(jié)的實施奠定一定的基礎(chǔ)。通常情況下，要有效地提升或優(yōu)化零部件的切削性能，可以優(yōu)先考慮引入對低碳鋼材正火處理技術(shù)的應(yīng)用，若是需要加工處理中碳鋼材，既可以選擇使用正火技術(shù)，也可以選擇退火方法。球化退火技術(shù)在高碳鋼材的熱處理工作中具有顯著優(yōu)勢，能夠獲取較為理性的處理效果。

2.2.3 熱處理中的淬火技術(shù)? 現(xiàn)階段，在機械零件加工處理產(chǎn)業(yè)中，應(yīng)用最為廣泛的熱處理工藝便是淬火技術(shù)，例如，要獲取馬氏體組織，即可引入對淬火技術(shù)的應(yīng)用，使得零部件原有的性能品質(zhì)得到顯著改善。要利用淬火技術(shù)處理亞共析鋼制作零部件，關(guān)鍵在于科學(xué)化、合理化以及精準(zhǔn)化地控制熱處理的實際溫度，通常情況下，以Ac3+30-50℃為宜，這一溫度主要是淬火處理共析鋼材料所需的適宜溫度，要利用淬火法處理過共析鋼材料，則需以Ac1+30-50℃為基準(zhǔn)。若忽視了對淬火溫度的合理化控制，亦或是適宜溫度過高，則會在一定程度上加大晶體的體積，進(jìn)而對鋼材料熱處理后的硬度性能、耐磨性等造成嚴(yán)重的負(fù)面影響。

2.2.4 熱處理中的回火技術(shù)? 在不高于A1溫度的環(huán)境條件下，保溫并冷卻處理淬火鋼，是回火技術(shù)這一常見技術(shù)手段的基本處理原理，在整個回火處理的工藝流程中，因淬火形成的內(nèi)部應(yīng)力大幅下降，有效地避免了零件經(jīng)熱處理后出現(xiàn)開裂、形變等問題現(xiàn)象的幾率。在此基礎(chǔ)上，依托于對高效處理技術(shù)的應(yīng)用，在最大限度內(nèi)優(yōu)化鋼材的韌性，優(yōu)化材料的硬度性能，達(dá)到機械零件處理加工的性能要求與力學(xué)效果。除此以外，利用回火技術(shù)熱處理零部件，也能夠使得鋼材各部分的整體性能更加趨于平衡，防止其在后續(xù)制造或使用過程中出現(xiàn)形變等問題現(xiàn)象。靈活運用回火加工工藝，在溫度不斷升高的變化過程中，材質(zhì)的強度、硬度等性質(zhì)水平會逐漸降低，而隨著溫度升高，材質(zhì)的韌性、塑性能力則會顯著加大。

2.3 材料選擇? 加強對材料選擇環(huán)節(jié)的質(zhì)量控制，不僅與后續(xù)機械零部件的加工處理效果密切相關(guān)，也對最終零件的加工質(zhì)量與制作成效具有決定性影響，由此可見，確保材料的合理化選擇，是提高工件整體質(zhì)量水平的基礎(chǔ)條件。選擇適宜的零件材料，一方面需要了解并深入把握零件的造價成本，另一方面則需要綜合考慮其加工性能，確保符合機械生產(chǎn)制造的各項標(biāo)準(zhǔn)要求。若是忽視了對材料選擇階段的嚴(yán)格把關(guān)，不僅會使得加工處理作業(yè)耗費的經(jīng)濟(jì)成本大幅提升，也難以為后續(xù)的生產(chǎn)工作提供穩(wěn)定有序的資源支持。模具鋼、低合金鋼是近年來在機械零件熱處理的產(chǎn)業(yè)中得到廣泛應(yīng)用的主要材料，以低合金鋼材料為例，其不僅能夠良好地適應(yīng)熱處理工藝流程，還便于獲取碳素鋼材料，防止因設(shè)計不科學(xué)、操作不合理等問題引發(fā)零件在實際使用階段內(nèi)出現(xiàn)開裂、形變等問題現(xiàn)象。模具鋼在冷作磨具的生產(chǎn)環(huán)節(jié)內(nèi)得到較多應(yīng)用，體現(xiàn)出良好的性能特點。

2.4 熱加工處理? 利用熱處理技術(shù)加工機械零件，對溫度控制具有嚴(yán)格要求。在實際組織開展工業(yè)加工作業(yè)過程中，若引入了對淬火技術(shù)的應(yīng)用，則應(yīng)將溫度水平控制在Ac3+30-50℃左右，要進(jìn)一步優(yōu)化鋼材料的使用性能，則需確保整個淬火處理過程中溫度的持續(xù)性，避免過高或過低，除此以外，對材料的品質(zhì)性能予以實時檢查，確保其剛度、強度等符合規(guī)定要求。對淬火熱處理加工環(huán)節(jié)予以針對性地調(diào)整與改進(jìn)，一是要維持材料的韌性、塑性等性質(zhì)水平在要求范圍內(nèi)，二是需要與機械零件熱處理的技術(shù)條件與實際情況緊密結(jié)合，避免零件結(jié)構(gòu)出現(xiàn)質(zhì)量問題。

3? 結(jié)束語

將熱處理技術(shù)應(yīng)用到零件加工工作中，意在提高機械生產(chǎn)加工制造的技術(shù)水平，將回火技術(shù)、淬火技術(shù)以及球化處理工藝等靈活地運用到零部件的熱處理工作中，科學(xué)選用適宜材質(zhì)類型的零件材料，規(guī)范把控所用零件的加工規(guī)格與技術(shù)參數(shù)，切實推動零件加工處理作業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

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