為提高軸加工材料的性能穩(wěn)定性,可采用多種加工工藝,這些工藝涵蓋了從初始加工到后續(xù)處理的多個環(huán)節(jié)。以下是具體介紹:
鍛造工藝
改善材料內(nèi)部組織:通過鍛造能使材料的晶粒細化,讓內(nèi)部組織更加致密均勻。例如對于一些碳鋼或合金鋼材料,經(jīng)過鍛造后,其原本可能存在的粗大晶粒被打碎,形成細小均勻的等軸晶粒,從而提高材料的強度、韌性和耐磨性等綜合性能。
優(yōu)化纖維組織分布:鍛造過程中,材料內(nèi)部的纖維組織會沿著鍛造方向分布,使軸在受力方向上能更好地承受載荷,提高材料性能的方向性和穩(wěn)定性。比如在制造承受較大扭矩的傳動軸時,合理的鍛造工藝可使纖維組織沿軸的圓周方向分布,增強軸的抗扭性能。
熱處理工藝
淬火:能提高材料的硬度和強度。例如對于中碳鋼或中碳合金鋼制成的軸,淬火后可顯著提高其表面硬度和芯部強度,使其在工作中更耐磨、更能承受載荷。但淬火過程中要嚴格控制加熱速度、淬火溫度和冷卻速度等參數(shù),以避免產(chǎn)生過大的內(nèi)應(yīng)力導(dǎo)致材料變形或開裂。
回火:通常與淬火配合使用,可消除淬火內(nèi)應(yīng)力,調(diào)整材料的硬度和韌性之間的平衡。根據(jù)不同的回火溫度,可分為低溫回火、中溫回火和高溫回火。如低溫回火可在保持高硬度的同時降低內(nèi)應(yīng)力;中溫回火可獲得良好的彈性和一定的強度;高溫回火則能使材料獲得良好的綜合力學(xué)性能。
正火:對于一些低碳鋼或中碳鋼材料,正火可以細化晶粒,改善材料的切削性能和組織結(jié)構(gòu),為后續(xù)加工和最終性能奠定基礎(chǔ)。與退火相比,正火后的材料強度和硬度略有提高,韌性也能保持在較好的水平。
調(diào)質(zhì)處理:即淬火后進行高溫回火,能使材料獲得良好的綜合力學(xué)性能,適用于大多數(shù)對強度和韌性有較高要求的軸類零件。例如,汽車發(fā)動機的曲軸、機床的主軸等,經(jīng)過調(diào)質(zhì)處理后,既能承受較大的載荷,又具有一定的抗沖擊能力。
表面處理工藝
表面淬火:包括感應(yīng)加熱表面淬火、火焰加熱表面淬火等方法??墒馆S的表面獲得高硬度、高耐磨性,而芯部仍保持較好的韌性。例如在齒輪軸的加工中,通過表面淬火可提高齒輪齒面的硬度和耐磨性,減少齒面磨損和疲勞失效,同時保證軸芯部的韌性以承受彎曲和扭轉(zhuǎn)載荷。
化學(xué)熱處理:如滲碳、滲氮、碳氮共滲等。滲碳可提高低碳鋼或低碳合金鋼軸的表面硬度、耐磨性和疲勞強度;滲氮則能使軸表面形成硬度很高的氮化層,具有良好的耐磨性、抗腐蝕性和抗咬合性,適用于一些在腐蝕環(huán)境或高精度要求下工作的軸。
鍍硬鉻:在軸的表面鍍上一層硬鉻,可提高軸的表面硬度、光潔度和耐腐蝕性。例如在一些液壓活塞桿的加工中,鍍硬鉻不僅能提高活塞桿的耐磨性,減少與缸筒之間的摩擦,還能防止活塞桿在液壓油中的腐蝕,延長其使用壽命。
光整加工工藝
研磨:通過研磨工具和研磨劑對軸的表面進行微量切削,可獲得極高的表面光潔度和尺寸精度,降低表面粗糙度值,提高軸的耐磨性、抗腐蝕性和配合精度。例如在一些精密儀器的傳動軸加工中,研磨工藝可使軸的表面粗糙度達到 Ra0.01μm 甚至更低,保證軸的運轉(zhuǎn)精度和穩(wěn)定性。
珩磨:主要用于加工內(nèi)孔表面,但對于一些有特殊要求的軸類零件的內(nèi)孔,珩磨可以提高其圓柱度、尺寸精度和表面質(zhì)量,改善表面的微觀幾何形狀,使軸的內(nèi)孔與其他配合件之間的配合更加緊密和穩(wěn)定。
拋光:能進一步降低軸表面的粗糙度,使表面更加光亮,提高軸的外觀質(zhì)量和抗腐蝕性。對于一些在食品、醫(yī)藥等行業(yè)中使用的軸,拋光處理不僅能滿足衛(wèi)生要求,還能減少物料在軸表面的附著和堆積。