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谈谈渗碳淬火零件的变形影响因素与控制

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[LV.9]以坛为家II

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发表于 2014-12-16 13:15:35 | 显示全部楼层 |阅读模式
渗碳淬火后变形是我们热处理同仁每天都会遇到而又头疼的问题,可能以前之家对此问题有过探讨。感兴趣的朋友可以再次讨论一下。
1、轴类零件的弯曲变形
2、片状零件的曲翘变形
3、套类零件的内孔缩涨变形
4、齿轮、齿轴花键、销子孔收缩变形
议题较大,影响因素错综复杂:热前加工余量、装料方式 、零件自身尺寸、材料本身淬透性好坏、热处理工艺、淬火介质自身特性、冷却各阶段对冷却介质冷却烈度的控制等等 。之家不乏高手前辈,有些是轴类零件的高手、有些是齿轮方面专家、有些做套管类零件经验丰富。而我本人所在企业的性质决定了必须要面对于以上所有产品,以前似乎对个别类型产品的变形还有点头绪,现在是越来越迷茫了。

现再次发出议题,望专家解惑{:soso_e181:}


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 楼主| 发表于 2014-12-16 13:54:03 | 显示全部楼层
先谈谈个人的看法及疑问:
1、轴类零件及片状零件宜垂直装夹,垂直淬火,应选用阻力最小方向入油。升温要平缓,有条件最好阶梯升温。疑问:渗碳温度、淬火温度与材料自身淬透性同时影响淬火后的变形量,那么是不是渗碳温度越低、淬火温度越低、冷却越平缓(走等温油与超速油两个极端)变形越小呢?低温、低冷速对淬透性好和不好的材料是否同样适用?芯部硬度越低变形一定会越小吗?片状零件的中心区域很难获得良好的淬火效果,往往会成为曲翘变形的主因,有没有好的方法去控制呢?
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[LV.7]常住居民III

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发表于 2014-12-16 14:35:09 | 显示全部楼层
这点基本看老总,还有质量经理
技术再牛,作用相对有限
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 楼主| 发表于 2014-12-16 14:59:08 | 显示全部楼层
Adam 发表于 2014-12-16 14:35
这点基本看老总,还有质量经理
技术再牛,作用相对有限

可惜我们小企业没总也没经理,老板只看结果。不管啥玩意儿啥装备,目标是把好的东西搞出来。
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 楼主| 发表于 2014-12-16 15:10:33 | 显示全部楼层
一类斜齿轮:外径40孔20  外径50孔20 等五六个品种,最大 外径80孔35   最小外径34孔16  厚度从12-45不等,销子孔从4-10。一类产品一起渗碳淬火,同种工艺出来,最小一档齿轮的销子孔止通不合格,通规不进,止通规尺寸为4+0.018mm.现客户要求整改,先后试验近五种工艺,渗碳温度从900-860 ,淬火温度从860-800都试过,唯这种规格淬火后总会缩小。
在此请中医一名,先把把脉,再烦请开个方子{:soso__1039173773029404865_2:}
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发表于 2014-12-16 22:08:47 | 显示全部楼层
正信热处理 发表于 2014-12-16 15:10
一类斜齿轮:外径40孔20  外径50孔20 等五六个品种,最大 外径80孔35   最小外径34孔16  厚度从12-45不等, ...

什么材料的,怎么装炉。想办法控制内控的冷却速度,让内孔的冷却速度慢下来
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 楼主| 发表于 2014-12-16 23:04:08 | 显示全部楼层
平放和串挂(平面入油和齿面入油)都试过,通规都不会过。
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 楼主| 发表于 2014-12-16 23:26:38 | 显示全部楼层
本帖最后由 正信热处理 于 2014-12-16 23:34 编辑

让孔冷却慢下来也是一种好思路,有没有细化的建议?孔冷却越慢(芯部硬度越低)收缩越小吗?是将高温冷速降低还是低温冷速降低,再或者是两者都降低(这点可以通过淬火时调整搅拌速度控制。)这似乎与我实战中另一案例冲突:具体尺寸不清楚了,一个外经50厚4mm孔深3Omm的齿套,芯部44一45时内孔胀大,38一40时收缩,42左右时变形最小。20号钢套管,渗淬后淬快油的收缩大,而淬慢油的收缩反而大。
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 楼主| 发表于 2014-12-16 23:39:59 | 显示全部楼层
了解过 艾伦、孤版、沧版、龚工、霜月、小袁、小朱等可是齿轮行业大侠,可否就现实案例发表看法呢?为什么壁厚大的收缩会小、壁厚最薄的反而收缩最大呢?
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发表于 2014-12-16 23:50:24 | 显示全部楼层
正信热处理 发表于 2014-12-16 23:39
了解过 艾伦、孤版、沧版、龚工、霜月、小袁、小朱等可是齿轮行业大侠,可否就现实案例发表看法呢?为什么 ...

除了零件的形状和规格要考虑,材料本身的淬透性也要考虑的。

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材料是20CrMnTi  发表于 2014-12-16 23:51
现在站在什么地方不重要,重要的是你往什么方向移动。
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[LV.Master]伴坛终老

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发表于 2014-12-17 00:04:50 | 显示全部楼层
记得以前处理过两种不同材质但零件形状和尺寸差不多的齿轮,直径都有一米以上。
一种是20CrNiMo、一种是17Cr2Ni2Mo。使用几乎相同的渗碳工艺,装炉方法、和冷却介质。
但变形就是不一样,17Cr2Ni2Mo的零件呈现整体涨大,即内孔和外圆都涨大。20CrNiMo的是内孔涨大、而外圆却缩小了。
现在站在什么地方不重要,重要的是你往什么方向移动。
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 楼主| 发表于 2014-12-17 00:21:40 | 显示全部楼层
cnszgong 发表于 2014-12-17 00:04
记得以前处理过两种不同材质但零件形状和尺寸差不多的齿轮,直径都有一米以上。
一种是20CrNiMo、一种是17C ...

我的理解是表面到芯部都完全淬透时,组织应力占主导。整体会呈胀大趋势。
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发表于 2014-12-17 10:02:30 | 显示全部楼层
正信热处理 发表于 2014-12-16 23:26
让孔冷却慢下来也是一种好思路,有没有细化的建议?孔冷却越慢(芯部硬度越低)收缩越小吗?是将高温冷速降 ...

其实你的数据还是很有规律的,而且是比较理想的规律,调整也不难
不过如果质量跟得上,那好搞的
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发表于 2014-12-17 10:05:54 | 显示全部楼层
影响变形的因素,
原材料
锻造及毛坯的热处理
机加工
热处理设备
热处理工艺

从你的介绍看来其它的你们没有办法控制,
可能唯一可用的只有热处理工艺了,从这方面下手吧
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发表于 2014-12-17 16:43:27 | 显示全部楼层
正信热处理 发表于 2014-12-17 00:21
我的理解是表面到芯部都完全淬透时,组织应力占主导。整体会呈胀大趋势。 ...

估计从你认可“知无不言言无不尽”的大侠那里得不到什么
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[LV.10]以坛为家III

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发表于 2014-12-17 16:53:03 | 显示全部楼层
你说的到底是通规通不过看,还是止规止不住?圆度情况测过吗?
另外,零件的形状呢?整个内孔的轴线上看,齿轮壁厚一致吗?
能付出爱心就是福,能消除烦恼就是慧。
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 楼主| 发表于 2014-12-20 10:40:07 | 显示全部楼层
aaron01 发表于 2014-12-17 16:53
你说的到底是通规通不过看,还是止规止不住?圆度情况测过吗?
另外,零件的形状呢?整个内孔的轴线上看, ...

一直想整个实物照片的,可最近客户没货过来。以后有机会再传吧。
是销子孔收缩通规不过,圆度倒还好。是一个外径60mm 内孔15mm 厚度18mm的一个斜齿轮。整个截面尺寸都一样。销子孔4+0.018mm.
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发表于 2014-12-21 16:51:55 | 显示全部楼层
张工:是这两张图片吗??

小张一.jpeg

小张.jpg
平安是幸,知足是福,清心是禄,寡欲是寿。
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发表于 2014-12-21 17:00:19 | 显示全部楼层
正信热处理 发表于 2014-12-16 23:04
平放和串挂(平面入油和齿面入油)都试过,通规都不会过。

张工你好:如果通规不过那么是键槽在淬火后是呈收缩状态,也就是冷却速度过快所致(低温段冷速快)。
解决的办法是降低低温段冷速,减少内孔间隙(套芯棒)。
或者降低淬火温度,降低淬火油温度,反正一切可以降低冷速的手段都可以使!
另外如果键槽硬度要求不严格,那么可以采用涂抹防渗涂料的办法来降低淬火时的冷速
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 楼主| 发表于 2014-12-21 18:04:53 | 显示全部楼层
谢谢沧版!正是我前几天发给您的这几组,8mm的销子孔收缩倒还好,4一5mm的做了10件,5件收缩,2件刚好,还有3件止规都能进。没好办法拿朋友哪里淬等温油试了,结果要过两天才能出来。
齿轮装夹时选用平放还是串挂有讲究吗?与直经和高度比有关吗?
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发表于 2014-12-21 18:29:42 | 显示全部楼层
正信热处理 发表于 2014-12-21 18:04
谢谢沧版!正是我前几天发给您的这几组,8mm的销子孔收缩倒还好,4一5mm的做了10件,5件收缩,2件刚好,还 ...

按照你这样的淬火结果,那么还是没有规律性的,这个就难办了
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发表于 2014-12-21 18:32:34 | 显示全部楼层
我们有一种沙滩车齿轮,模数较小用车间现有的快速淬火油淬火难以满足技术要求,而且我们还是用芯板固定的,有一大部分花键内孔收缩,用分级淬火油后就没有问题
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 楼主| 发表于 2014-12-21 18:45:57 | 显示全部楼层
出现这种胀缩不一致的情况,能在等温中解决最好,如果连等温油也不好控制。我想得在原材料上下功夫,毕竟公差就这么小。
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发表于 2014-12-21 19:01:21 | 显示全部楼层
正信热处理 发表于 2014-12-21 18:45
出现这种胀缩不一致的情况,能在等温中解决最好,如果连等温油也不好控制。我想得在原材料上下功夫,毕竟公 ...

这种键槽俺们这里都是热处理后再线切割加工

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这种设计最合理,给热处理的公差太小。  发表于 2014-12-21 19:02
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发表于 2014-12-21 19:06:20 | 显示全部楼层
沧海一声笑 发表于 2014-12-21 19:01
这种键槽俺们这里都是热处理后再线切割加工

只能说你的客户太精明,毕竟后续线切割的费用也不低,效率不高
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 楼主| 发表于 2014-12-21 19:13:44 | 显示全部楼层
齿轮渗碳淬火装料方式有哪些讲究呢?哪些该横向入油哪些类型的该垂直入油呢?外径内孔胀缩与芯部硬度是否有明确关联,有没有可遵循的规律呢?
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发表于 2014-12-21 20:04:58 | 显示全部楼层
正信热处理 发表于 2014-12-21 19:13
齿轮渗碳淬火装料方式有哪些讲究呢?哪些该横向入油哪些类型的该垂直入油呢?外径内孔胀缩与芯部硬度是否有 ...

这个东西只有经过了,才明白是怎么回事!!
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 楼主| 发表于 2014-12-22 15:48:35 | 显示全部楼层
宁海正信 002.jpg 大家看看这个油做齿轮冷却特性如何?
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发表于 2014-12-22 18:25:36 | 显示全部楼层
正信热处理 发表于 2014-12-22 15:48
大家看看这个油做齿轮冷却特性如何?

104的最大冷速,有点类似于快速淬火油了,对于较大模数的齿轮类冷却适合,入股小模数产品不适合!
平安是幸,知足是福,清心是禄,寡欲是寿。
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发表于 2015-1-5 12:25:12 | 显示全部楼层
套芯棒应该可以解决问题!!!
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发表于 2015-1-5 13:39:36 | 显示全部楼层
这些问题,只要保证技术要求达到的情况下,采用模糊淬火方法,一般都可以把淬火变形控制在要求范围内。
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 楼主| 发表于 2015-1-5 13:48:12 | 显示全部楼层
一路向前 发表于 2015-1-5 13:39
这些问题,只要保证技术要求达到的情况下,采用模糊淬火方法,一般都可以把淬火变形控制在要求范围内。 ...

请教:何为模糊淬火法?
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 楼主| 发表于 2015-1-5 13:50:03 | 显示全部楼层
颐柏热处理 发表于 2015-1-5 12:25
套芯棒应该可以解决问题!!!

也就是将销子孔堵上吧D?因孔公差很小,销子拿下来后可反复利用几次?
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 楼主| 发表于 2015-1-5 13:59:56 | 显示全部楼层
沧海一声笑 发表于 2014-12-22 18:25
104的最大冷速,有点类似于快速淬火油了,对于较大模数的齿轮类冷却适合,入股小模数产品不适合! ...

做另一带花键齿轮,淬火后内花键收缩0.3一0.4mm,本来预留执处理允许收缩余量为0.18一0.2mm,也就是说把余量缩完还多出0.1一0.2mm。后来将已收缩的产品拿到盐浴炉830度加热后淬盐水,已收缩的产品又胀大了,以前通规不能进,现在通规能进了。但考虑到其它风险,只进行了试样,没大批量返修。
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 楼主| 发表于 2015-1-5 14:00:14 | 显示全部楼层
沧海一声笑 发表于 2014-12-22 18:25
104的最大冷速,有点类似于快速淬火油了,对于较大模数的齿轮类冷却适合,入股小模数产品不适合! ...

做另一带花键齿轮,淬火后内花键收缩0.3一0.4mm,本来预留执处理允许收缩余量为0.18一0.2mm,也就是说把余量缩完还多出0.1一0.2mm。后来将已收缩的产品拿到盐浴炉830度加热后淬盐水,已收缩的产品又胀大了,以前通规不能进,现在通规能进了。但考虑到其它风险,只进行了试样,没大批量返修。
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发表于 2015-3-17 20:25:36 | 显示全部楼层
请问降低低温段冷速的具体办法是?
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发表于 2015-3-18 20:17:10 | 显示全部楼层
零件的化学成分,预备热处理合格吗?
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 楼主| 发表于 2015-3-19 08:12:38 | 显示全部楼层
心沐长风 发表于 2015-3-17 20:25
请问降低低温段冷速的具体办法是?

这个由油品供应商调整解决。
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 楼主| 发表于 2015-3-19 08:14:19 | 显示全部楼层
心沐长风 发表于 2015-3-18 20:17
零件的化学成分,预备热处理合格吗?

成份是合格的。但未经过预备热处理,棒料成接车加工后滚齿成型。问题是一段时间非常稳定,一段时间又不稳定。
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 楼主| 发表于 2015-3-19 08:16:05 | 显示全部楼层
突然有个想法,尺寸的变化跟气候有关系吗?
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[LV.2]偶尔看看I

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发表于 2015-3-19 20:12:52 | 显示全部楼层
你们的材料是20CrMnTi吗?齿轮是直接用棒料车的吗?

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