王传杰毕业答辩ppt

金属材料与热处理技术专业毕业综合能力考核08热处理01班王传杰二0一0年十一月

设计题目：

一、矫直机锥柄立铣刀二、镗床的镗杆套热处理工艺三、镗床的传动轴热处理工艺四、高压水泵轴的齿轮的渗碳设计题目一立铣刀的热处理工艺规程

零件简图

1、服役条件分析：由于立铣刀是一种用来对金属材料进行铣孔的刀具其结构如上图油刃部和柄部组成，铣刀工作时刃部深入金属内部进行铣削，被金属包围散热困难，升温快，尤其是切削速度很高（400rad/min）刃部温度很快达到600℃左右。因此要求刃部要有高的硬度、耐磨性和红硬性要高。由于铣刀在很大的轴向压力下钻削，受大的压应力和扭转应力。因此要求具有一定的韧性和高的强度，由于刃部不断磨损，为了使铣刀能长久的使用，要求刃部应淬透。2、失效形式分析：磨损变形崩刃和碎裂热裂纹

3、性能要求:高的硬度、耐磨性和红硬性要高4、工艺方法与工艺参数设计:立铣刀的焊接与退火在最终热处理之前要进行预先辅助热处理时柄部与刃部的焊接与退火。刃部和柄部的焊接在对焊机上进行焊接后，焊缝与热影响区的热应力很大，组织也不均匀，性能较差，为了消除应力，改善组织性能，焊接后进行退火，把棒料投入已升温至700~800℃的退火炉中，待炉料集中后，在加热至退火温度870~880℃，经保温后冷至730~740℃进行等温转变。以获得等温转变组织。第一次预热温度为500~600℃低温预热设备为Y-45型低温盐炉40min(盐炉)

第二次预热（中温预热）温度为800~850℃20min(盐炉)

高温加热淬火当温度达到840℃后应立即将铣刀柄部放入水中冷却,然后马上拿出放在高温炉中对刃部进行加热，加热时为避免热量上传影响刀柄部的性能应使盐浴面低于焊缝10mm。为防止刃具在加热时的变形在盐浴炉中加热时，应采用铁丝吊挂垂直的加热。淬火加热时间5分钟。A第一次分级淬火即加热后的工件在580~620℃的低温中性盐浴炉中进行保温一段时间（保温时间与加热时间相同）。B（二次分级淬火，即从580~620℃盐浴炉中后再与350~400℃硝盐炉中保温一段时间约20分钟左右分级淬火的优点是可以防止二次碳化物的析出，并减少矫直机锥柄立铣刀的变形和开裂。C等温淬火，为了进一步减少变形并提高韧性因此要进行等温淬火，常采用的等温温度为200~280℃加热时间为1.5~2h淬火后约获得50%的贝氏体和大量的残余奥氏体因此淬火后的硬度比普通淬火稍低淬火变形开裂倾向很低。回火:550~570第一次回火由于回火后残余奥氏体量多第一次回火仅有15%左右的残余奥氏体量发生转变为马氏体。同时新生成的马氏体有必然有新的内应力。所以要进行第二次回火。第二次回火残余奥氏体量转变更少，由于同样原因，所以要进行第三次回火。第三次回火这次回火之后性能达到了刃具的要求回火后的组织为回火马氏体。回火设备的选用就炉温的均匀性和加热速度来内热式电极盐浴炉最好，可选用RTJ-36-65、最终检查：过热过烧萘状断口腐蚀硬度不足碳化物带状偏析氧化和脱碳变形裂纹6、所用设备：调质所用设备：45Kw的中温盐炉，介质为50Bacl2﹢50Nacl。装炉量：6件仪表：WY―14型控温仪表回火所用设备：RJ—35—6炉膛尺寸φ500×650mm，最大一次装载量250Kg装炉量：17件控温仪表：DRZ—100型圆筒图控温仪表刃部预热设备：第一次预热采用RDM—45—6型低温盐浴炉第二次预热采用工作温度950℃的中温盐浴炉功率为70Kw温度控制：用DRZ—100型控温仪表2回火设备：采用RJ—36—6控温仪表：DRZ—100型圆筒图控温仪表热处理工艺卡片设计题目二立镗床镗杆套的热处理工艺规程

零件简图

1、服役条件分析：镗杆套的作用是套在镗杆的外部，是为了防止镗杆磨损，以提高镗杆的尺寸度。这样才能使加工的工件尺寸精度得到保证，在工作过程中，镗杆套内孔过盈配合。使外缘与配合外直径较大的滑动磨损，且当镗杆镗孔时，受力不均匀，还会对镗杆套有冲击作用2、失效形式分析：外缘磨损严重疲劳断裂3、性能要求:高的淬硬性和足够的淬透性。高的接触疲劳强度和抗压强度足够的尺寸稳定性。一定的抗蚀能力和冲击韧度。足够的耐磨性和良好的工艺性能4、工艺方法与工艺参数设计:预先热处理：a球化退火：GCr15钢按正常工艺规范锻造后得到的是细片状珠光体组织，硬度较高达225～340HBS难于切削加工，淬火温度波动范围较窄，容易过热。故需进行球化退火。工艺参数：①加热温度：球化退火温度一般采用Ac1±(20～50)℃,780～810℃而790℃被认为最适宜的温度保温时间：正常锻造组织的GCr15钢在780℃时，珠光体向奥氏体转变在5～10min内可完成在实际生产中速度控制在10～30℃∕h范围内，冷到600℃一下时。可以出炉空冷硬度低于210HBS调质处理：淬火：目的是为了得到细小的马氏体。工艺参数：①淬火温度：840～860℃加热温度：I=dkD由《钢铁热处理》表（1-7）d=15,k=20，D=﹙C－d﹚÷2＝7.5mm,I=1.5×2.0×7.5＝22.5min。为了保证零件充分热透，使组织转变更均匀奥氏体化更完全。实际加热时间，应稍长，取40—50min。加热介质：由于调质后要精加工，可去除表层一层金属，所以空气为加热介质合适。回火：是调质的第二步，目的是清除应力，提高塑性和韧性，获得良好的综合力学性能，获得均匀稳定的索氏体组织，为最终热处理做准备。温度：650~700℃。保温时间：2.5~3.0h随炉冷至500℃时，出炉空冷，为防止第二类回火脆性产生，缩短生产周期，提高生产率。最终热处理：淬火+低温回火目的：为了获得高的硬度，硬度，耐磨性及足够的韧性。获得回火马氏体及其上均匀分布的细小颗粒，碳化物和少量残余奥氏体组织，以便达到服役条件。加热温度：830~860℃。保温时间：7~8min,保温0.8~1.6min/mm。淬火加热时应尽量减少其氧化脱碳。冷却设备：用L—AN10，或L—AN22号全损耗系统用油冷却，油温控制在30~60℃。淬火介质：油低温回火：目的：保持高硬度，稳定组织，消除应力和提高韧性回火温度：160±5℃回火时间：3~6h设备：中温箱式电阻炉，回火设备：RX3—75—6,炉膛尺寸：1220×914×760热处理工艺卡片设计题目三立铣刀的热处理工艺规程

零件简图

1、服役条件分析：传动轴是镗床的重要零件之一传动轴上安装了一个蜗杆套，在涡轮带动下使蜗杆传动。从而带动主轴箱上下运动，蜗杆套在传动轴上通过键链接的，在传动轴下端，有轴承使轴传动自如，涡轮和蜗杆传动时产生自锁，传动轴与蜗杆套配合处及在传动轴与主轴箱上孔接触处均产生摩擦，特别在传动轴与蜗杆套配合处，有相对运动，所以磨损较大，在进行运转时，传动轴要受到扭转摩擦一定是冲击，冲击载荷较小，冲击是由于启动，停转过程中引起的，冲击不大，传动轴在传动时，要传递一定的扭矩2、失效形式分析：磨损：由于经常传动，传动轴某些P位磨损严重，一般用热处理方法来提高工件表面耐磨性。咬痕或裂纹：由于载荷过大，使传动时超载，产生咬合，产生变形裂纹或咬痕或是经常接触摩擦严重，产生疲劳损坏，产生裂纹。传动轴变形:由于热处理不当，又工件较长，较细，产生变形或是传动轴在工作时内应力重新分布，使传动轴变形。3、性能要求:高的强度以抵抗各种载荷；适当的硬度，足够的耐磨性；要具有良好的硬度，耐疲劳性；传动轴要求有足够的精度和光洁度，还要具有很高的尺寸稳定性。4、工艺方法与工艺参数设计:正火：正火的目的是消除锻造过程中的加工硬化，改善切削加工性能，消除锻造产生的应力，细化晶粒，消除组织不均匀性。正火温度为840-860℃正火保温时间为1.0-1.5h高涉淬火：根据轴工作条件和材料成分45号钢，该件要求表面硬度HRC=45，淬硬层深度夺取工件直径10-20%，主要以耐磨性为主的件视磨量大小最好7mm，该件淬深层深度的25-30%，硬化层沿圆周分布，轴端保留2-8mm，非淬透区以免产生尖角裂纹289IT上有键槽，由于与轴中心线有公差要求，键槽在高频后铣出，在2891mm两轴肩出为防止尖角效应产生，淬火保留3-5mm不淬《机床零件热处理》，由于轴长度较长29e3mm，需淬硬部分长为2891mm，由于cp60-QB高涉感应淬火设备感应器，感应器固定在铜排上，工件要全部淬火，需与感应器相对运动，因此淬火时允许淬火软带密度在3-5mm之间，轴端留8mm软带，又轴上2831mm上键槽由于无键槽淬火时变形开裂倾向大；因此在高频轴心组织回火索氏体的性能，综合机械性能好，可以满足键的强度要求，轴的移动由一个相拖机构来完成，通过键来拖动轴。回火：目的：感应加热表面淬火后表面具有残余压应力、且应力分布不均匀过渡区有较高的残余拉应力，如不立即回火易开裂表面组织又不稳定也需要进行回火。

回火后硬度要求在HRC45一般在150℃~170℃回火不但显著降低表面淬火的残余应力。并保留较高的硬度，200℃以上回火应力下降多，但是硬度强度指标下降，所以表面淬火后回火温度为180℃~200℃度保温60~90min六、缺陷烧损：毛刺未去净，间隙小，造成局部过热或短路而烧损。防止方法：洗净零件，操作及感应器设计间隙适应。硬度不足：加热温度低，冷却速度慢，材料成分不均匀防止方法：控制材料成分，严格入场检验，确定正确工艺。淬火裂纹:淬火温度过度，冷却太快，晶粒粗大。防止方法：控制原始晶粒度，按工艺操作。硬化层浅：温度低时间短或移动速度快，冷却介质应力不足。防止方法：选择适当的高频工艺。硬化层不均匀：间隙不均匀，淬火机床中心偏差大防止方法：调整设备及感应器安装。淬火变形：应力重新分布，加热时支撑不当，包括形状和尺寸变化。防止方法：良好的预热处理，淬火时应当消除冷却以免冷却不足，残余A量过多在粗加工时给热处理留出一定磨削余量。感应器的形状和尺寸：铜管截面做成矩形，使淬硬层分布均匀，硬度一致。查《金属感应热处理》P21取b=8mm,h=12mm,感应器直径D1=DO+2a,D0——工件直径a——感应器与零件间隙D1=45+23=×51mm外径D=51+8×2=67mm感应器高度《钢铁热处理》P211H≤A/ΠD=P设×η/ΠDP0ID=P设×ηP设——设备功率60kwη——设备的总效率0.4~0.6取0.4b——工件直径45mmp0——工件比功率p0I——=P设×η/A=P0设×η=1.6×0.4=0.64kw-cmH≤A/ΠD=P设×η/ΠDP×0i=60×0.4/3.14×4.5×0.64=2.64cmh=12mm<26.4mm.故高度选择合适。热处理工艺卡片设计题目四渗碳齿轮的热处理工艺规程

零件简图1、服役条件分析：齿轮安装在高压泵主轴上，工作时载荷主要集中在咬合的牙齿上，通过齿面接触传递动力，改变速度或方向。两齿面在相对运动中，既有滚动又有滑动2、失效形式分析：齿面磨损齿面接触疲劳轮齿折断齿面点蚀3、性能要求：根据齿轮的工作条件和失效形式，要求齿轮应具备：齿轮要具有高的硬度和良好的耐磨性，齿心应具有足够的强度和适当的韧性，高的接触疲劳强度和弯曲疲劳强度。4、工艺方法与工艺参数设计:齿轮的预先热处理正火温度理论要求在ACcm+（30~50）℃但在工厂的实验当中以渗碳温度+30~50℃为宜。而渗碳温度在900℃。所以正火温度为950～970℃。若正火温度偏低会造成切削加工的表面的光洁度很差。但温度过高会发生过热使晶粒粗大正火后硬度HB156~179正火后送入车间。保温时间：τ=kD=1.8×52=93.6min≈1.5h1、升温排气阶段：渗碳的温度为930℃，时间确定为5h2、排气结束后去除抽气箱放入直径10mm的观察试棒，紧闭试棒孔，检查炉子是否漏气，再装上废气调节阀，调节炉内的压力。在这个阶段炉内压力控制在15~25mm2，没有滴注量适当减少，可查表得出，计算得出炉内共有的齿轮进行渗碳。3、扩散阶段:这一阶段目的在于降低渗碳层表面的含碳量，增加渗碳层深度，使渗碳层浓度梯度平缓。根据经验扩散煤油的量以渗碳的一半为好，维持低碳势炉气，使碳原子由零件表面向内部扩散，一般扩散60min之后取试样观察深度，然后继续确定保温时间。在920±10℃渗碳时平均扩散浓度为0.2mm/h。用井式气体渗碳炉滴入煤油920℃渗碳时渗碳时间与渗碳层的关系4、降温预冷阶段由于碳原子温度很高，若直接淬火，内外温差大，引起热处理变形，还会有淬火应力。另外齿轮温度高渗碳后出炉会引起氧化脱碳，而且显著的增加了淬火后的残余奥氏体，降低渗碳层硬度，所以为了防止这样的缺陷，必须进行预冷而且温度在Ar3以上30~50℃否则温度降低不多，也没有起到预冷的作用齿轮毛坯进行热处理是的缺陷加热不足过热冷却缓慢出现带状组织成分偏析渗碳后常见的缺陷渗碳层出现大块状或网