40Cr齒圈支架調(diào)質(zhì)工藝方案優(yōu)化

牟海龍 丁福明 高婷葉 秦鵬濤 倪鵬

摘 要：齒圈支架作為雙極減速驅(qū)動(dòng)橋輪邊部分重要的零部件，在輪邊減速總成部分與軸頭、齒圈等零件配合，承受較大的扭矩;因此，齒圈支架設(shè)計(jì)要求采用40Cr鍛后調(diào)質(zhì)處理，抗拉強(qiáng)度達(dá)到880-1030N/mm?。在生產(chǎn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，產(chǎn)品調(diào)質(zhì)后精加工過(guò)程出現(xiàn)由于熱處理變形導(dǎo)致產(chǎn)品報(bào)廢。根據(jù)大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，將原因鎖定在裝爐方式不合理，導(dǎo)致零件產(chǎn)生變形;通過(guò)重新設(shè)計(jì)工裝，改變?cè)醒b爐方式、裝爐數(shù)量等工藝參數(shù)不僅有效的控制了變形量，還明顯提高了生產(chǎn)效率。

關(guān)鍵詞：調(diào)質(zhì)處理;變形量;報(bào)廢;生產(chǎn)效率

中圖分類號(hào)：U466 ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ?文章編號(hào)：1671-7988（2019）12-155-04

Abstract： Cogging bracket as an important part of the wheel side of the bipolar reduction drive axle， is coordinated with the shaft head and cogging bracket in the wheel side reduction assembly to bear large torque; therefore， the cogging bracket design requires the 40Cr post-forging modulation treatment and the tensile strength reaching 880-1030N/mm2. During the production process， it was found that the product was scraped due to heat treatment deformation in the post-conditioning and finishing process. According to the analysis of a large number of experiment data， it is unreasonable to confine the reason in the way of furnace loading which leads to the deformation of parts. By redesigning the tooling， changing the original way of furnace loading， changing the number of furnace loading and other technological parameters， we not only effectively controlled the deformation， but also significantly improved the production efficiency.

Keywords： Modulation processing; Deformation; Scrap; Production efficiency

CLC NO.： U466 ?Document Code： A ?Article ID： 1671-7988（2019）12-155-04

1 工藝過(guò)程簡(jiǎn)介

鍛件（采購(gòu)）→粗加工→調(diào)質(zhì)處理→精加工。

2 現(xiàn)狀介紹

2.1 工藝方法介紹如表1所示

2.2 零件信息

在下道工序加工時(shí)，車(chē)削底面端面存在熱處理變形導(dǎo)致零件尺寸加工不符合圖紙?jiān)O(shè)計(jì)要求，如圖2所示。

通過(guò)對(duì)上道工藝進(jìn)行確認(rèn)，零件上道工序端面部位調(diào)質(zhì)處理留單邊余量為1.5mm;并且，據(jù)統(tǒng)計(jì)由熱處理變形引起的下道工序加工問(wèn)題比例約為2%。

2.3 使用工裝及裝爐方式介紹

齒圈支架淬火使用的工裝為通用性較強(qiáng)的淬火料筐，材質(zhì)為耐熱鋼。料筐結(jié)構(gòu)如圖3所示，裝爐方式為散裝入爐，如圖4所示：

3 原因分析

3.1 統(tǒng)計(jì)淬火

回火兩個(gè)步序的變形量，對(duì)20件零件進(jìn)行標(biāo)記，并相應(yīng)的進(jìn)行了數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，如表2所示。

數(shù)據(jù)分析：通過(guò)調(diào)質(zhì)前尺寸檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，粗車(chē)尺寸較為穩(wěn)定，端面跳動(dòng)控制在0.14-0.22mm;淬火和回火過(guò)程中淬火變形量較大，淬火后變形量在0.50-1.36mm范圍，回火后變化量較淬火增加0.02-0.14mm。根據(jù)上述數(shù)據(jù)分析零件變形量主要產(chǎn)生于淬火過(guò)程中。對(duì)上述零件進(jìn)行精加工驗(yàn)證分析，端面跳動(dòng)≤1.20的零件經(jīng)過(guò)機(jī)加工均能滿足設(shè)計(jì)要求。跳動(dòng)>1.20均存在加工后尺寸不滿足設(shè)計(jì)要求。根據(jù)尺寸鏈計(jì)算以及考慮到加工過(guò)程中定位面的相關(guān)尺寸，符合現(xiàn)實(shí)情況。

3.2 淬火后對(duì)零件進(jìn)行硬度檢測(cè)和金相組織檢測(cè)

對(duì)表2中變形量較小的7#、19#、20#和變形量較大的8#、12#、14#硬度均勻性進(jìn)行了檢測(cè)，如表3所示：

為了便于金相檢測(cè)，對(duì)上述六件零件按照原工藝參數(shù)進(jìn)行回火。并且回火后對(duì)編號(hào)為19#和14#的零件端面取樣進(jìn)行金相組織分析：

從金相組織觀察，19#零件調(diào)質(zhì)金相組織為回火索氏體組織+少量的島狀鐵素體（圖5），屬于合格組織。14#零件表面金相組織和心部金相組織均存在網(wǎng)狀先析鐵素體，先析鐵素體是淬火過(guò)程中冷卻緩慢導(dǎo)致奧氏體晶界析出鐵素體，當(dāng)奧氏體中鐵素體有析出時(shí)奧氏體的碳含量會(huì)相對(duì)增加，使在同樣冷卻速度下更容易轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體組織[1];經(jīng)過(guò)高溫回火后，先析鐵素體被保留下來(lái)，呈網(wǎng)狀分布;快冷的馬氏體組織經(jīng)過(guò)高溫回火后碳化物析出彌散形成了回火索氏體組織。

淬火加熱和冷卻，尤其是冷卻過(guò)程中產(chǎn)生的熱應(yīng)力和組織應(yīng)力都會(huì)使淬火工件形狀和尺寸發(fā)生變形，形成畸變[2]。由于金相組織轉(zhuǎn)變過(guò)程中，馬氏體、鐵素體、珠光體等比體積存在差異，在淬火過(guò)程中相變的差異性、內(nèi)應(yīng)力不均勻的變化導(dǎo)致宏觀表現(xiàn)為零件變形較大。