روش ساخت و عملیات حرارتی آهنگری شفت

1. روش ساخت و عملیات حرارتی آهنگری شفت

(1) مواد

در تولید دسته ای کوچک تک تکه، آهنگرهای شافت خشن اغلب از استوک میله نورد گرم استفاده می کنند.

برای شفت های پلکانی با اختلاف قطر زیاد، به منظور صرفه جویی در مواد و کاهش میزان کار برای ماشین کاری، اغلب از آهنگری استفاده می شود. شفت های پلکانی تولید شده در دسته های کوچک از یک قطعه، عموماً آهنگری آزاد هستند و فورج قالبی در تولید انبوه استفاده می شود.

(2) عملیات حرارتی

برای فولاد 45، پس از کوئنچ و تمپر (235HBS)، کوئنچ با فرکانس بالا موضعی می تواند سختی موضعی را به HRC62 ~ 65 برساند و سپس پس از عملیات حرارتی مناسب، می توان آن را به سختی مورد نیاز کاهش داد (به عنوان مثال، دوک نخ ریسی CA6140 مشخص شده است. به عنوان HRC52).

9Mn2V که یک فولاد ابزار آلیاژی منگنز وانادیوم با محتوای کربن حدود 0.9 درصد است نسبت به فولاد 45 سختی پذیری، استحکام مکانیکی و سختی بهتری دارد. پس از عملیات حرارتی مناسب، برای دقت ابعاد و الزامات پایداری دوک‌های ماشین ابزار با دقت بالا مناسب است. به عنوان مثال، آسیاب استوانه ای جهانی M1432A سر استوک و دوک چرخ سنگ زنی از این ماده استفاده می کنند.

38CrMoAl، این فولاد نیترید شده با آلیاژ کربن متوسط ​​است. از آنجایی که دمای نیتروژن 540-550 ℃ کمتر از دمای خاموش کردن عمومی است، تغییر شکل کوچکتر است و سختی نیز بالا است (HRC> 65، سختی مرکزی HRC> 28) و عالی است، بنابراین، شفت سر و چرخ سنگ زنی آسیاب استوانه ای نیمه اتوماتیک با دقت بالا MBG1432 از این نوع فولاد ساخته شده است.

بعلاوه برای آهنگری شفت با دقت متوسط ​​و سرعت بالا بیشتر از فولادهای سازه ای آلیاژی مانند 40Cr استفاده می شود. پس از کوئنچ و تمپر و کوئنچ با فرکانس بالا، این نوع فولاد دارای خواص مکانیکی جامع بالایی است و می تواند نیازهای استفاده را برآورده کند. برخی از شفت ها نیز از فولاد بلبرینگ مانند GCr15 و فولاد فنری مانند 66Mn استفاده می کنند. پس از کوئنچ و تمپر و کوئنچ سطحی، این فولادها دارای مقاومت سایشی و مقاومت در برابر خستگی فوق العاده بالایی هستند. هنگامی که قطعات شفت برای کار در شرایط با سرعت بالا و بار سنگین مورد نیاز است، فولادهای حاوی طلای کم کربن مانند 18CrMnTi و 20Mn2B را می توان انتخاب کرد. این فولادها دارای سختی سطحی، چقرمگی ضربه و استحکام هسته پس از کربوهیداسیون و کوئنچ هستند، اما تغییر شکل ناشی از عملیات حرارتی بزرگتر از 38CrMoAl است.

برای دوک هایی که نیاز به کوئنچ محلی با فرکانس بالا دارند، عملیات کوئنچ و تمپر باید در فرآیند قبلی ترتیب داده شود (برخی فولادها نرمال شده اند). هنگامی که حاشیه خالی بزرگ است (مانند آهنگری)، کوئنچ و تمپر باید پس از چرخش خشن قرار گیرد. قبل از اتمام تراشکاری، به طوری که تنش داخلی ناشی از چرخش خشن را بتوان در حین خاموش کردن و تمپر کردن از بین برد. هنگامی که حاشیه خالی کوچک است (مانند استوک میله)، می توان قبل از تراشکاری ناهموار (معادل تراشکاری نیمه تمام آهنگری) کوئنچ و تمپر کردن را انجام داد. درمان فرکانس بالا معمولاً پس از تراشکاری نیمه تمام انجام می شود. از آنجایی که دوک فقط باید به صورت محلی سخت شود، الزامات خاصی برای دقت وجود دارد و هیچ پردازشی در بخش سخت‌کننده، مانند رزوه‌کاری، فرز کلیدی و سایر فرآیندها، در کوئنچ و خشن کردن موضعی ترتیب داده نمی‌شود. پس از آسیاب کردن. برای دوک های با دقت بالا، عملیات پیری در دمای پایین پس از خاموش کردن موضعی و سنگ زنی خشن مورد نیاز است تا ساختار متالوگرافی و وضعیت تنش دوک ثابت بماند.

آهنگری شفت

دوم، انتخاب داده های موقعیت یابی

برای فورجینگ های شافت جامد، سطح ریز مبنا سوراخ مرکزی است که همزمانی و یکنواختی مبنا را برآورده می کند. برای دوک های توخالی مانند CA6140A، علاوه بر سوراخ مرکزی، یک سطح دایره بیرونی ژورنال وجود دارد و این دو به طور متناوب استفاده می شوند و به عنوان یک نقطه برای یکدیگر عمل می کنند.

سه، تقسیم مراحل پردازش

هر فرآیند ماشینکاری و فرآیند عملیات حرارتی در فرآیند ماشینکاری دوک، خطاها و تنش های ماشینکاری را به درجات مختلف ایجاد می کند، بنابراین مراحل ماشینکاری باید تقسیم شوند. ماشینکاری اسپیندل اساساً به سه مرحله زیر تقسیم می شود.

(1) مرحله ماشینکاری خشن

1) پردازش خالی. آماده سازی خالی، آهنگری و عادی سازی.

2) اره ماشینکاری خشن برای برداشتن قسمت اضافی، فرز کردن صفحه انتهایی، سوراخ کردن سوراخ مرکزی و دایره بیرونی ماشین زباله و غیره.

(2) مرحله نیمه تمام

1) عملیات حرارتی قبل از پردازش نیمه تمام به طور کلی برای فولاد 45 برای دستیابی به 220-240HBS استفاده می شود.

2) سطح مخروطی فرآیند تراشکاری نیمه تمام (حفره مخروطی تعیین موقعیت) وجه انتهایی دایره بیرونی چرخش نیمه تمام و حفاری سوراخ عمیق و غیره.

(3)، مرحله پایان

1) عملیات حرارتی و رفع فرکانس بالا محلی قبل از اتمام.

2) انواع سنگ زنی خشن مخروط موقعیت یابی، سنگ زنی خشن دایره بیرونی، فرز کردن شیار کلید و شیار و نخ زنی قبل از اتمام.

3) تکمیل و آسیاب کردن دایره بیرونی و سطوح مخروطی داخلی و خارجی برای اطمینان از دقت مهم ترین سطح دوک.

آهنگری شفت

چهارم، ترتیب توالی پردازش و تعیین فرآیند

برای فورجینگ های شافت با مشخصات مخروط توخالی و داخلی، هنگام در نظر گرفتن توالی پردازش سطوح اصلی مانند ژورنال های نگهدارنده، ژورنال های عمومی و مخروط های داخلی، چندین گزینه به شرح زیر وجود دارد.

① ماشینکاری ناهموار سطح بیرونی → حفاری سوراخ های عمیق → تکمیل سطح بیرونی → ناهمواری سوراخ مخروطی → تکمیل سوراخ مخروطی.

②خشن کردن سطح خارجی → حفاری سوراخ عمیق → زبر سوراخ مخروطی → تکمیل سوراخ مخروطی → تکمیل سطح بیرونی.

③ زبر کردن سطح بیرونی → حفاری سوراخ عمیق → ناهمواری سوراخ مخروطی → تکمیل سطح بیرونی → تکمیل سوراخ مخروطی.

برای دنباله پردازش دوک تراش CA6140، می توان آن را به صورت زیر تجزیه و تحلیل و مقایسه کرد:

طرح اول: در حین ماشینکاری ناهموار سوراخ مخروطی، دقت و زبری سطح دایره بیرونی آسیب می بیند زیرا از سطح دایره ای که ماشینکاری شده است به عنوان سطح مرجع ریز استفاده می شود، بنابراین این طرح مناسب نیست.

راه حل دوم: هنگام اتمام سطح بیرونی باید دوباره پلاگ مخروطی را وارد کرد که دقت سوراخ مخروطی را از بین می برد. علاوه بر این، هنگام پردازش سوراخ مخروطی به طور اجتناب ناپذیری خطاهای ماشینکاری وجود خواهد داشت (شرایط سنگ زنی سوراخ مخروطی بدتر از شرایط سنگ زنی خارجی است و خطای خود پلاگ مخروطی باعث تفاوت بین سطح دایره ای بیرونی و داخلی می شود. سطح مخروط شفت، بنابراین این طرح نباید اتخاذ شود.

راه حل سوم: در تکمیل سوراخ مخروطی، اگر چه سطح دایره بیرونی که تمام شده است باید به عنوان سطح مرجع تکمیل استفاده شود. اما از آنجایی که هزینه ماشینکاری برای تکمیل سطح مخروطی در حال حاضر کوچک است، نیروی سنگ زنی زیاد نیست. در عین حال، مخروطی اتمام سوراخ در مرحله نهایی ماشینکاری شفت است و تأثیر کمی بر دقت سطح دایره ای بیرونی دارد. علاوه بر توالی پردازش این طرح، می توان از سطح دایره ای بیرونی و سوراخ مخروطی به طور متناوب استفاده کرد که می تواند به تدریج هم محوری را بهبود بخشد. سپری کردن.

از طریق این مقایسه می توان دریافت که توالی پردازش آهنگرهای شفت مانند دوک CA6140 بهتر از گزینه سوم است.

از طریق تجزیه و تحلیل و مقایسه طرح‌ها، می‌توان دریافت که ترتیب پردازش متوالی هر سطح از آهنگری شفت تا حد زیادی با تبدیل مبدأ موقعیت‌یابی مرتبط است. هنگامی که داده های ناهموار و ظریف برای پردازش قطعه انتخاب می شوند، توالی پردازش را می توان تقریباً تعیین کرد. از آنجایی که سطح مبنا موقعیت یابی همیشه ابتدا در ابتدای هر مرحله پردازش می شود، یعنی اولین فرآیند باید داده موقعیت یابی مورد استفاده برای فرآیند بعدی را آماده کند. به عنوان مثال، در فرآیند دوک CA6140، صفحه انتهایی آسیاب شده و سوراخ مرکزی از ابتدا پانچ می شود. این به منظور آماده سازی مبحث تعیین موقعیت برای دایره بیرونی چرخش خشن و چرخش نیمه تمام است. دایره بیرونی تراشکاری نیمه تمام، داده موقعیت یابی را برای ماشینکاری سوراخ عمیق آماده می کند. دایره بیرونی تراشکاری نیمه تمام، داده موقعیت یابی را برای ماشینکاری سوراخ مخروطی جلو و عقب آماده می کند. برعکس، سوراخ‌های مخروطی جلو و عقب پس از بسته شدن مخروطی به سوراخ بالایی مجهز می‌شوند و اطلاعات موقعیت‌یابی برای نیمه تمام کردن بعدی و تکمیل دایره بیرونی آماده می‌شود. و داده موقعیت یابی برای سنگ زنی نهایی سوراخ مخروطی، مجله ای است که در فرآیند قبلی آسیاب شده است. سطح

آهنگری شفت

5. فرآیند باید با توجه به ترتیب پردازش تعیین شود و دو اصل باید رعایت شود:

1. صفحه مبدأ تعیین موقعیت در فرآیند باید قبل از فرآیند مرتب شود. به عنوان مثال، پردازش حفره عمیق پس از چرخش خشن روی سطح بیرونی مرتب می شود تا ژورنال دقیق تری به عنوان سطح مرجع تعیین موقعیت برای اطمینان از ضخامت دیواره یکنواخت در طول پردازش سوراخ عمیق داشته باشد.

2. پردازش هر سطح باید چندین بار برای زبری و ریز، ابتدا زبر و سپس ریز جدا شود تا به تدریج دقت و زبری آن بهبود یابد. تکمیل سطح اصلی باید در انتها مرتب شود.

به منظور بهبود ساختار فلز و عملکرد پردازش، فرآیند عملیات حرارتی، مانند بازپخت، نرمال سازی و غیره، به طور کلی باید قبل از پردازش مکانیکی ترتیب داده شود.

به منظور بهبود خواص مکانیکی آهنگری شفت و از بین بردن تنش داخلی، فرآیند عملیات حرارتی، مانند کوئنچ و تمپر، عملیات پیری و غیره، به طور کلی باید بعد از ماشینکاری خشن و قبل از اتمام مرتب شود.