摘要:通過對大型法蘭叉頭調(diào)質(zhì)余量進(jìn)行優(yōu)化研究，從熱處理工藝、硬度、力學(xué)性能、變形等方面進(jìn)行分析，得出將法蘭叉頭型腔精加工后進(jìn)行調(diào)質(zhì)，可有效縮短其加工周期，降低生產(chǎn)成本，提高其力學(xué)性能，改善使用性能。

　　關(guān)鍵詞:法蘭叉頭;調(diào)質(zhì)余量;切削加工

　　法蘭叉頭是萬向接軸產(chǎn)品的關(guān)鍵零部件，其材料一般選用34CrNi1Mo、34CrNi3Mo等，因含有較高的Cr、Ni元素，調(diào)質(zhì)后具有高硬度、高韌性的特點(diǎn)[1]。法蘭叉頭按常規(guī)熱處理工藝方法，在調(diào)質(zhì)前僅加工簡單U型槽輪廓，調(diào)質(zhì)后，還有大量的加工余量，因其調(diào)質(zhì)后的高硬度、高韌性特點(diǎn)，使得切削加工十分困難，從而導(dǎo)致加工周期長，刀具消耗量大，加工成本高，成為生產(chǎn)加工瓶頸。另外，由于法蘭叉頭調(diào)質(zhì)后加工余量大，淬硬層被去除量過多，其力學(xué)性能下降，使用性能不是最佳狀態(tài)。

　　為了解決上述問題，基于法蘭叉頭以下兩個特點(diǎn):(1)法蘭叉頭在調(diào)質(zhì)前，工件處于鍛后正回火狀態(tài)，基體組織為珠光體型組織，硬度在170～200HBW之間，切削加工十分容易[2];(2)法蘭叉頭的型腔在工作中屬于非接觸面，其尺寸十分自由。從熱處理工藝、硬度、力學(xué)性能、變形等方面進(jìn)行試驗(yàn)，分析將法蘭叉頭型腔精加工后進(jìn)行調(diào)質(zhì)的可行性，以減少調(diào)質(zhì)后的加工余量，達(dá)到優(yōu)化調(diào)質(zhì)余量的目的。

　　1試驗(yàn)材料及方法

　　為驗(yàn)證精加工型腔后調(diào)質(zhì)的方案是否可行，選取4件直徑為��1180mm、材料為34CrNi1Mo的法蘭叉頭進(jìn)行試制，同時進(jìn)行工藝試驗(yàn)分析。將試驗(yàn)件法蘭叉頭型腔以及法蘭盤處的環(huán)槽精加工完成，外圓、兩端面及軸承孔各單邊留調(diào)質(zhì)余量5mm。為了盡量減少法蘭叉頭的調(diào)質(zhì)變形，采用��3000mm井式電爐進(jìn)行調(diào)質(zhì)。

　　法蘭叉頭精加工型腔后，其結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜，所以在調(diào)質(zhì)工藝上，通過控制升溫速度，采用兩段均溫時間來減少升溫過程中因熱應(yīng)力造成的變形，同時，回火結(jié)束后，隨爐冷卻一段時間后出爐，避免快速降溫造成變形。調(diào)質(zhì)結(jié)束后，將法蘭叉頭進(jìn)行噴丸處理，去除調(diào)質(zhì)后的表面氧化皮，可保證型腔面以及法蘭盤處環(huán)槽等調(diào)制后的非加工面滿足表面粗糙度Ra6.3μm要求。

　　2試驗(yàn)結(jié)果及分析

　　2.1調(diào)質(zhì)硬度

　　調(diào)質(zhì)后，分別在法蘭叉頭的叉頭部、型腔外圓部、法蘭盤外圓部檢測調(diào)質(zhì)硬度。從硬度檢測結(jié)果來看，法蘭叉頭各處調(diào)質(zhì)硬度最低275HBW，最高292HBW，表面硬度均勻一致，滿足硬度差在40HBW以內(nèi)的要求，此外，型腔的硬度達(dá)到280HBW左右，可顯著提高叉頭處的力學(xué)性能。

　　2.2調(diào)質(zhì)變形

　　法蘭叉頭精加工型腔后調(diào)質(zhì)，最大尺寸變形為3.52mm。使用��4000mm立車對法蘭叉頭外圓橢圓度和端面跳動進(jìn)行檢查。將4個叉頭分別編號為1號、2號、3號、4號，外圓橢圓度及端面跳動。叉頭外圓橢圓度以及端面跳動都較小，在調(diào)質(zhì)工藝留量可控制范圍內(nèi)。通過以上分析，法蘭叉頭的型腔精加工后進(jìn)行調(diào)質(zhì)，4件法蘭叉頭變形結(jié)果均勻一致，有規(guī)律可循，可通過調(diào)質(zhì)工藝留量加工消除變形。

　　2.3力學(xué)性能

　　抽取2件法蘭叉頭，從法蘭盤處預(yù)留的試料區(qū)切環(huán)后取試進(jìn)行力學(xué)性能檢測。對法蘭叉頭調(diào)質(zhì)后表面硬度、變形情況、力學(xué)性能的檢測結(jié)果顯示，均能滿足設(shè)計(jì)技術(shù)要求，同時，由于型腔調(diào)質(zhì)后不再加工，完整的保留了淬硬層，使得叉頭處的機(jī)械強(qiáng)度更高。

　　3經(jīng)濟(jì)效果分析

　　將調(diào)質(zhì)前加工型腔和調(diào)質(zhì)后加工型腔兩種工藝方法從刀具消耗和加工周期兩個方面進(jìn)行對比，通過現(xiàn)場實(shí)際調(diào)查。調(diào)質(zhì)前加工型腔，法蘭叉頭為正回火狀態(tài)，工件切削性能更好，所需要的加工周期以及消耗的刀具都比調(diào)質(zhì)后少，每件可縮短加工周期25%，可節(jié)約刀具消耗50%。

　　4結(jié)論

　　(1)通過優(yōu)化熱處理工藝，采用多段均溫，限速升溫等方法，將法蘭叉頭精加工型腔后進(jìn)行調(diào)質(zhì)，其調(diào)質(zhì)后的變形量、表面硬度、力學(xué)性能均滿足設(shè)計(jì)技術(shù)要求，可優(yōu)化法蘭叉頭調(diào)質(zhì)余量。

　　(2)法蘭叉頭調(diào)質(zhì)余量優(yōu)化后，每件法蘭叉頭可縮短加工周期25%，可節(jié)約刀具消耗50%，有效解決了生產(chǎn)加工的瓶頸問題。

　　(3)法蘭叉頭調(diào)質(zhì)余量優(yōu)化后，由于型腔調(diào)質(zhì)后不再加工，完整地保留了淬硬層，使得叉頭處的力學(xué)性能更高，有效改善了法蘭叉頭的使用性能。

　　參考文獻(xiàn)

　　[1]孫琦琳.淺析合金元素在鋼中的作用[J].河北煤炭，1996(8):20-23.

　　[2]徐林紅.難加工材料的可加工性分析方法的研究[D].武漢:武漢理工大學(xué)，2010.

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