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轴承知识

变速箱输入轴热处理工艺

2019-07-09
闫保秋
(河北钢铁集团宣工公司)
  1.技术攻关的确定
  我公司430马力推土机变速箱采用行星减速结构,输入轴细而长,在工作过程中承受较大的扭矩,有4段花键,要求圆跳动≤0.15mm,如图1所示。
  材料是42CrMo,技术要求做到热处理硬度达48~55HRC,工艺路线:锻造→正火→粗加工→精加工→铣花键→热处理→校直→磨削加工→探伤→装配。热处理采用RJJ-105井式炉保护气氛加热,具体工艺如图2所示。
  热处理后硬度满足技术要求,但零件变形较大,全长变形量在4~6mm,因零件强度较高,采用冷校直不能达到技术要求,校直采用热点校直和油压机冷校直相结合校直。这样在输入轴上形成局部软点,影响输入轴的强度,在工作过程中偶有输入轴断裂事故,严重影响推土机质量。为解决该问题技术部立项进行攻关。
  2.分析和改进措施
  对断裂的输入轴进行检测,表面硬度53~54HRC,心部硬度49~50HRC,说明零件在淬火时已经全部淬透。因此,零件强度很高,韧性很差,校直时主要靠热点校直的热应力来校直,故在局部形成更大的内应力,并且热点校直时局部形成软点。从断裂的位置来看,正好是在热点位置断裂。进一步确认输入轴断裂与热点校直有直接关系。
  为避免采用热点校直,同时保证零件的强度,采用淬硬性较低的材料20CrNiMoH代替42CrMo,将零件在锻造后增加一道高温正火工序,进一步稳定和改善组织,热处理工艺采用温度较低的碳氮共渗淬火,如图3所示。
  为了减少热处理变形,在零件轴端面钻一M16工艺孔,专门设计了竖直吊装工装如图4所示,进行工艺试验,热处理后零件表面硬度58~63HRC,心部硬度35~40HRC,变形量在2mm以内,因零件心部硬度较低,韧性较好,采用油压机冷校直,很容易达到技术要求。装机验证半年,质量稳定,完成质量攻关,现已批量生产。
  3.结语
  通过本次工艺改进,解决了输入轴断裂问题和细长轴的校直问题,稳定了产品质量,细长轴采用吊装方式可以明显减少轴变形,同时也进一步明确,在关键零件校直时,一定要慎用热点校直。

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