軸類零件在熱處理時其內花鍵變形的研究

張宇

摘 要：本文主要對軸類零件在進行熱處理的過程中影響其發生變形的各種因素進行探究，并對軸類帶內花鍵零件在不同的裝卡方式下，在經過熱處理后產生的尺寸變化進行分析，同時提出相應的解決對策，優化裝卡方式，保證在經過熱處理后減小零件的變形幾率，提高產品的合格率。在對軸類零件進行熱處理的過程中，在不改變熱處理方式的條件下，只有優化裝卡方式，才能有效減小零件受到的影響。

關鍵詞：熱處理；軸類零件；內花鍵；熱變形

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.12.039

零件在經過熱處理時會發生一定的變形，為了保證零件在經過熱處理加工后零件尺寸與圖紙一樣，降低零件熱處理后的尺寸超差，經常會在對零件進行熱處理之前的冷加工過程中，為熱處理留有一定的余量。經過多年的研究和探索，人們對于這種處理方法有著一定的經驗，在進行熱加工的過程中對于零件尺寸的把握有著一定的準確性，但是熱加工處理的過程中，是比較復雜的，能夠影響零件熱變形的因素也有很多，因此在熱加工的過程中還會存在著一定的失誤，無法完成圖紙的要求，對于我國的機械行業來說是一個比較大的難題，一直以來都影響著我國機械行業的發展。

1 影響軸類零件熱處理過程中發生變形的主要因素

對于熱處理變形來說，從最開始的原材料到完成成品的過程中，能夠影響其變形的因素是非常的多得，各個環節中都會存在著一定的影響因素，導致零件在最后成型之后出現變形的情況。零件的原材料、零件預備熱處理、零件原始組織、零件的形結構設計、熱處理工藝、熱處理過程中各個因素、碳勢、滲碳溫度、淬火溫度、淬火介質、淬火時間、裝料方式以及熱處理設備等，這些因素的存在都會對零件的熱處理產生一定的影響，從而導致零件出現熱變形的情況。此外，每臺熱處理爐的加熱系統以及測量系統等都會存在一定的差異，從而就會出現一種現象，不同的熱處理爐在對同一批零件進行熱處理，會出現不同的變形量。在實際的熱處理過程中，零件熱前應力、形狀和尺寸以及金相組織等都已經完全確定，很難再對其進行調整，同時滲碳溫度以及時間等相關的參數又會對零件的熱后硬度以及滲碳層深度等產生一定的影響，因此從裝卡方式方面著手，使其顯得更加的簡單、方便。

2 實驗方法與結果分析

在對軸類零件進行加工的過程中，零件的內花鍵變形是一個非常難控制的問題，在熱處理過程中，內花鍵經常會出現通規不通的情況，在對零件進行熱處理的過程中，需要對熱處理條件進行一定的調整，對零件的變形進行調整，從而保證零件在經過熱處理之后能達到圖紙原有的要求。

（1）本次實驗以汽車零部件的輸入軸為實驗目標，選擇SAE8620H作為零件的原材料，要求零件的壓力角為30度，齒數為28，大徑為58.09mm，模數為2.00mm，跨棒距為50.681±0.12mm，齒寬為25.6mm，量棒為φ3.5mm。

（2）首先對內花鍵M值的熱處理變形量進行估算，估算其變形量為0.2mm，因此該零件的熱前差內花鍵尺寸為50.92±0.02mm。

（3）在對軸類零件進行熱處理過程中，其工藝首先是對其進行滲碳，然后進行淬火，最后是回火。對零件進行滲碳的主要目的是為了提高零件表面的耐磨性以及硬度，同時保證零件內部有著一個良好的韌性，提高零件的質量和使用壽命。

（4）在對其進行第一次試驗時選取十個零件作為跟蹤件，并對這十個跟蹤件進行標號，分表是1～10。在將這十個零件進行熱處理之前，先對兩件的內花值M 進行測量，在測量時取其兩處數值，然后取其平均值，從而避免因為測量隨機性而導致的誤差。

（5）通過實驗可以發現，零件經過熱處理后實際熱變形量為0.204mm，實驗之前的估算是0.2mm，證明熱加工之前所預留的熱變形量的誤差是合理的。內花鍵M值控制在圖紙所要求的范圍之內，但是在對其進行通止規檢驗的過程中卻無法通過。經過實驗，最開始所選取標號的十個零件全部沒有通過通止規檢驗，全部都不合格，與這十個零件一起裝爐的還有177個零件，其中有42件零件沒有通過通止規檢驗，有145件零件通過檢驗，其不合格率為22.45%。

（6）在對零件進行入爐裝卡時所采用的方式基本上都是以內花鍵朝上裝卡為主，通過實驗和工作經驗總結發現，在將零件進行入爐裝卡的過程中采用內花鍵朝上的方式進行裝卡，能夠有效降低內花鍵的變形量，從而有效的減小對終止圓的直徑變形。

（7）在原有條件都不變的情況下改變零件入爐的裝卡方式對其再次進行試驗，在改變裝卡方式的同時加入補償套，以此來減小零件的熱變形量，試驗結果證明，改變零件的裝卡方式能夠有效減小零件的熱變形量。為了能夠更加準確的確認裝卡方式是否能夠減小零件的熱變形量，在一切試驗方式都都不變的情況下再一次進行跟蹤試驗，此次選擇60件試驗零件，結果有52件零件通過通止規檢驗，只有8件零件沒有通過檢驗，其產品的不合格率只有15%，相別最開始的22%的不合格率降低了7%，具有比較顯著的效果。

3 總結

軸類零件在進行熱處理的過程中，內花鍵的尺寸比較多，一些相關的參數也是十分復雜的，對于工藝的要求也是十分的嚴格，想要將其合格率達到100%是不可能的，因此采用比較簡單的方式將其合格率提高了7%，已經是比較大的進步了，對于我國機械行業的發展提供了一份助力。

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