增加大直径镗轴的使用高硬度层

1、增加大直径镗轴的 使用高硬度层,昆明机床加工事业部 轴杂车间热处理QC小组 2015年1月,一、小组概况,镗轴出现拉毛,2013年9月25日，宝鼎重工TK6916A，编号为MLD-3001-057-1012-3#的镗轴拉毛，报废。处理结果：更换镗轴。,2014年1月7日在装配现场发现，TK6922J-320104600-1212-1#镗轴拉毛。处理结果：更换镗轴。,2013年10月14日，在装配发现TK6920J-13-1无锡双象13002#机镗轴拉毛。处理结果：更换镗轴。,二、选题理由,术语介绍1,基体220HV,270HV,渗氮层深度,【渗氮层深度】：镗轴为氮化处理件，镗轴的氮化层深度为，

2、从镗轴试样表面测至比基体维氏硬度高50HV的垂直距离。即从表面测至约270HV处的垂直距离。,三、现状调查,单边约0.5mm,900HV,270HV,【氮化高硬度层】：镗轴表面氮化层的硬度从表面到心部呈梯度下降，当硬度下降至900HV（图纸要求硬度）的深度为氮化高硬度层。,术语介绍2,氮化高硬度层D,渗氮层总深度,基体220HV,270HV,氮化硬度随渗层深度的增加呈梯度下降，下降至900HV这一层,总渗层0.5mm,高硬度层单边0.08mm,术语介绍3,氮化高硬度层D,【使用高硬度层】：镗轴氮化表面经过机加工磨削、研、抛光处理后使用，机加工过程会使氮化层减薄，使用时镗轴仍然保留的900HV的

3、深度为使用高硬度层。,使用高硬度层S,被加工去的Q,保留使用的S,渗氮层总深度,基体220HV,270HV,磨去的高硬度层,保留的高硬度层0.08mm,现状 调查 1,拉毛镗轴加工件数与问题件数统计,问题件数 百分比,现状 调查 2,拉毛镗轴氮化层理化分析现状,氮化后实物硬度最低1003HV,拉毛时实物硬度最低858HV,硬度相差1003-858=145HV,氮化后外圆尺寸160.13,氮化后外圆尺寸159.89,尺寸相差160.13-159.89=0.24,氮化高硬度层,现状 调查 3,拉毛镗轴氮化随炉试样的氮化高硬度层,渗氮层总深度,现状 调查 4,拉毛镗轴的使用高硬度层,拉毛镗轴的使用高

4、硬度层,氮化高硬度层,使用高硬度层,0.02,使用高硬度层,0.05,活动前,活动后,四、课题目标1,S=0.02,S=0.05,活动前,活动后,四、课题目标2,问题件数百分比,7.9%,1%,问题件数百分比,五、原因分析,氮化高硬度层,使用高硬度层,被加工去的高硬度层,保留使用的高硬度层,渗氮层总深度,基体220HV,270HV,原因分析系统图,六、要因确认,六、要因确认（续）,氮化渗层浅,确认1,要求渗层 0.5mm,随炉试样渗层 0.593mm,非要因,氮化表面硬度低,确认2,要求表面硬度 氮化后900HV,氮化后实测974HV,非要因,氮化高硬度层浅,确认3,要求氮化高硬度层 ：无要求

5、,资料介绍氮化高硬度层0.08mm,非要因,试样与实物氮化高硬度层存在差异,确认4,实测表面硬度 使用时858HV,要因,图纸外圆尺寸公差大,确认5,要因,有拉毛碰伤,确认6,要因,放磨量未考虑氮化长大量,确认7,要因,氮化后外圆平均长大量为0.05,未确定氮化后最佳加工量,确认8,不断增大,要因,七、制定对策,试验摸索试样与实物的差异,实施1,1.1、试样高硬度层的对比,0.18mm,0.15mm,0.06mm,从上图可以看出，氮化保温时间从30小时增加到55小时，氮化高硬度层由0.06增加到0.15，而氮化时间从55小时增加到75小时，氮化高硬度层仅由0.15增加到0.18。,八、实施对策

6、,试验摸索试样与实物的差异,实施1,1.1、试样高硬度层的对比,0.18mm,0.15mm,0.06mm,从上图可以看出，氮化保温时间从30小时增加到55小时，氮化高硬度层由0.06增加到0.15，而氮化时间从55小时增加到75小时，氮化高硬度层仅由0.15增加到0.18。,试验件： 材质：38CrMoAl，尺寸200350； 试验方法：与试样、实物同炉装炉氮化，氮化时间75小时。氮化后对试样进行硬度梯度检验，对试验件磨为阶梯轴进行硬度梯度检验。,1.2、试样与试验件高硬度层的对比,试验件硬度梯度检验结果,试验件与试样硬度梯度检验结果对比,试样：0.18mm,试验件：0.12mm,结论：氮化后

7、900HV的高硬度层，实物比试样浅。0.120.18=67%,依据试验结果采取的措施1：直径相差大的镗轴不混装,由于之前将第一阶段设定为30小时未能得到更好的效果，因此我们将第一阶段延长至35小时，得到的结果如下表所示：,依据试验结果采取的措施2：优化氮化工艺过程,通过试验可以看到，将第一阶段时间延长至35小时之后，最终试样900 HV10层深0.18mm，达到了我们的要求。但从第一阶段的渗层深度来看，并没有较大的增加，如果再延长时间的话，反而无谓的提高成本。因此，将第一阶段的工艺时间确定为35小时是合理的。,保温35小时总层深：0.240.28mm,依据试验结果采取的措施3：控制氮化过程中抽

8、试样的渗层下限,三项措施实施的效果：试样氮化后900HV的高硬度层由0.14增加到0.18mm，实物氮化后900HV的高硬度层由0.08增加到0.12mm。,图纸外圆尺寸公差大,实施2,修改图纸外圆公差照片,修改图纸到达的效果：200h9 （ ）改为200,氮化后单边允许最大磨量减少0.04，单边平均磨削量减少0.02,有拉毛碰伤,实施3,改进转运工装的效果：有效的减少表面损伤，避免因存在表面损伤，需磨光损伤部位，磨去的量大。改进后有效减少磨削量。,放磨量未考虑氮化长大量,实施4,记录氮化零件尺寸照片,摸索氮化前后零件长大尺寸的记录照片,修改工艺照片,修改图纸到达的效果：氮化前200.12改为

9、至200.08， 减少磨削量0.04，单边减少0.02,未确定氮化后最佳加工量,实施5,GB/T-11354-2005标准。 渗氮层中氮化物级别图 （4%硝酸乙醇溶液侵蚀）500,白亮层,气体氮化后零件表面的氮化层结构见下图，零件表层有0.020.05mm的相，俗称白亮层，白亮是硬度极高、脆性极大的相，在氮化后的加工及使用过程中极易脱落，对于镗轴而言，必须将白亮层磨去，否则容易出现黑点。,如何确定氮化后最佳加工量？,从以上原则得出：氮化后最佳加工量为单边0.050.07，氮化后高硬度层0.12，最大加工量0.07，能满足使用高硬度层不小于0.05的要求,活动前,活动后,确定氮化后最佳加工量到达

10、的效果： 氮化后单边磨削量由0.030.17不等， 统一为0.050.07,使用高硬度层,0.02,使用高硬度层,0.05,活动前,活动后,问题件数 百分比,活动前,活动后,问题件数百分比,7.9%,0%,问题件数百分比,活动前,活动后,我们的目标实现了！,为大直径镗轴氮化提供了 数据支持，为我公司进一步 研发重型数控落地铣镗床 打下了坚实的基础,本次QC活动有效提高了 镗轴氮化质量，让昆机品牌 又上了一个新的台阶。,产品品质提升,今后发展,十、经济效益,有形效益,无形效益,经财务核算，更换1件镗轴的直接经济损失为35488.37元，在QC活动期间共加工了36件，按活动前的比例为更换3件，在跟踪时间内未发现直径