車床方刀架的表面熱處理工藝研究范文

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摘要:

傳統(tǒng)車床方刀架在使用過程中經(jīng)常出現(xiàn)偏移現(xiàn)象，主要原因是小滑板銷孔套筒耐磨性差，磨損嚴(yán)重，降低了加工精度和工作效率。通過表面熱處理工藝強(qiáng)化45﹟鋼，使其耐磨性增強(qiáng)，從而解決了生產(chǎn)中車床方刀架的偏移問題。

關(guān)鍵詞:

車床方刀架;磨損;表面熱處理

傳統(tǒng)車床是工業(yè)生產(chǎn)的重要設(shè)備，車床表面熱處理技術(shù)在車床生產(chǎn)中占有重要地位。車床的方刀架對(duì)車床的加工精度影響很大，然而方刀架在使用中的偏移、磨損等問題都將影響產(chǎn)品的加工精度，降低生產(chǎn)效率。本研究主要對(duì)車床的方刀架表面熱處理工藝進(jìn)行分析，探討解決方刀架耐磨性差的問題。

1車床方刀架結(jié)構(gòu)

車床方刀架結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2車床方刀架產(chǎn)生偏移的原因

車床在長期使用過程中往往需要更換刀具，傳統(tǒng)車床更換刀具時(shí)需要依靠刀架手柄的轉(zhuǎn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)，由于刀架手柄部分的頻繁旋轉(zhuǎn)，使銷孔套與定位銷之間容易產(chǎn)生過度磨損，橫截面由圓形成為橢圓形，導(dǎo)致方刀架運(yùn)動(dòng)時(shí)經(jīng)常產(chǎn)生一定的偏移量。此偏移對(duì)工件加工精度影響很大，如操作人員采用手動(dòng)調(diào)節(jié)的方法調(diào)整這一偏移量需要一定的輔助時(shí)間，影響加工效率。傳統(tǒng)CA6140車床小滑板磨損如圖2所示。從圖2中可以看到銷孔套磨損嚴(yán)重，其截面幾乎為橢圓形。

3車床方刀架偏移解決方案

磨損是機(jī)械零件的主要失效形式之一，在一定磨損條件下，影響鋼耐磨性的因素很多，包括工作條件(載荷速度、運(yùn)動(dòng)等)、潤滑狀態(tài)、環(huán)境因素(溫度、濕度、周圍介質(zhì)等)、材料因素(成分、力學(xué)性能等)、零件表面質(zhì)量和物理化學(xué)特性等。為了提高鋼的表面硬度和耐磨性，傳統(tǒng)的做法是采用淬火和回火工藝進(jìn)行處理。通過對(duì)銷孔套筒磨損的情況分析可知，普通熱處理方法不能滿足車床方刀架長期使用的要求［2］。下面探討兩種熱處理工藝對(duì)45#鋼硬度和耐磨性的影響，以提高45#鋼小滑板銷孔套筒的耐磨性能。

3.1亞臨界淬火在提高鋼的強(qiáng)度和韌性的同時(shí)也會(huì)提高其耐磨性。亞臨界淬火的淬火溫度范圍在AC3兩相區(qū)(奧氏體+鐵素體相區(qū))，由于鐵素體相的存在，使工件具有良好的韌性;亞臨界淬火溫度下，淬火后馬氏體的含碳量比傳統(tǒng)淬火形成馬氏體的含碳量高(馬氏體形成硬度高的奧氏體要經(jīng)過預(yù)熱)，亞臨界淬火和高溫回火加熱比傳統(tǒng)的退火或正火效果更好。因此，如果采取適當(dāng)?shù)念A(yù)熱+亞溫淬火工藝，可以提高鋼的強(qiáng)度和韌性，即提高其耐磨性。45#鋼亞臨界淬火與傳統(tǒng)淬火的力學(xué)性能比較見表1［3］。圖3所示為XJl－02立式金相顯微鏡觀察到的45#鋼730℃亞臨界淬火、770℃亞溫淬火工藝處理后的鋼顯微組織。分析表1可知，45#鋼的770℃亞溫淬火+200℃回火樣品的強(qiáng)度、韌性遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于850℃?zhèn)鹘y(tǒng)淬火+200℃回火;此外，45#鋼730℃亞臨界淬火+200℃回火樣品的強(qiáng)度、韌性高于傳統(tǒng)850℃淬火+560℃回火。說明了45#鋼的強(qiáng)度和韌性在適當(dāng)?shù)臒崽幚項(xiàng)l件下得到了加強(qiáng)，將其用作銷孔套管能顯著提高耐磨性。

3.2表面處理零件表面質(zhì)量是影響其耐磨性的重要因素之一，通過表面處理可以很好地解決銷孔套的磨損問題。加熱或機(jī)械加工表面處理技術(shù)不改變材料表面的化學(xué)成分，但可以改變其結(jié)構(gòu)和性能，表面處理可使零件獲得一定深度的表面硬化層，而且其中心部分仍保持良好的韌性，從而提高零件的耐磨性。通過采用幾種不同的表面處理工藝，對(duì)45#鋼的耐磨性進(jìn)行研究，可以得出45#鋼在不同表面處理?xiàng)l件下的性能差異［4］。采用不同表面處理工藝對(duì)45#鋼樣品(調(diào)質(zhì)態(tài))進(jìn)行處理的結(jié)果見表2，為便于比較對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行了歸一化處理，幾種工藝處理樣品性能之間的比較見表3。其中，碳氮共滲處理采用RRJJ25－9T井式氣體滲碳爐，煤油分解氣作為滲碳劑，液氨(氣化后，干燥)作為滲氮?jiǎng)?采用GJ－1橫流激光器，其輸出功率500～2000W，連續(xù)可調(diào)，光斑直徑為3mm，激光淬火試樣表面做磷化處理。表2中，P和V分別為激光功率和掃描速度;P1和P2分別是氧氣和乙炔氣體的壓力;Q1和Q2分別是氧氣和乙炔氣體流量;綜合系數(shù)是將硬度值、耐磨性、耐腐蝕性除以3所獲得的成本值。從表2可以看出，45#鋼在不同的表面處理工藝條件下可得出不同的硬化層深度和硬化范圍，采用表面處理工藝可提高試樣的硬化層深度。從表3可以看出，由于表面處理工藝的改進(jìn)，大大改善了樣品處理表面的性能，提高了樣品的硬度和耐磨性。其中，激光熔覆可提高試樣的耐磨性，但成本最高;高頻淬火也能提高耐磨性，且與其他工藝相比成本最低。對(duì)普通車床的小滑板銷孔套來說，這幾種表面處理工藝都可以提高其耐磨性能，延長部件使用壽命，從而解決生產(chǎn)中的實(shí)際問題。

4結(jié)論

(1)在車床方刀架的使用過程中，傳統(tǒng)的車床拖板經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)一定的偏移量，這是由小滑板銷孔套過度磨損造成的。銷孔套管材料為45#鋼，經(jīng)傳統(tǒng)淬火后，經(jīng)過透射電鏡觀察其組織，其耐磨性沒有達(dá)到生產(chǎn)要求。(2)與傳統(tǒng)淬火相比，亞臨界淬火可以顯著提高45#鋼的強(qiáng)度、硬度、韌性，從而提高45#鋼的耐磨性，如果將此工藝應(yīng)用于銷孔，也可以大大提高其壽命周期。(3)采用表面熱處理可以提高45#鋼的耐磨性，不同的表面熱處理工藝成本也不同，生產(chǎn)企業(yè)可依據(jù)小滑板上銷孔套筒的具體要求選擇適當(dāng)?shù)谋砻嫣幚砉に嚕?－9］。

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作者：白洋 鄭衛(wèi)剛 單位：武漢理工大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院 武漢理工大學(xué)機(jī)械工程訓(xùn)練中心