Método de fabricação e tratamento térmico de forjados de eixo

1. Método de fabricação e tratamento térmico de forjados de eixo

(1) Materiais

Na produção de pequenos lotes de peça única, os forjados de eixo bruto geralmente usam estoque de barras laminadas a quente.

Para eixos escalonados com grandes diferenças de diâmetro, a fim de economizar materiais e reduzir a quantidade de mão de obra para usinagem, os forjados são frequentemente usados. Eixos escalonados produzidos em pequenos lotes de uma única peça são geralmente forjados livremente, e o forjamento em matriz é usado na produção em massa.

(2) Tratamento térmico

Para aço 45, após a têmpera e revenimento (235HBS), a têmpera local de alta frequência pode fazer com que a dureza local atinja HRC62~65 e, em seguida, após o tratamento de têmpera adequado, ela pode ser reduzida à dureza necessária (por exemplo, o fuso CA6140 é especificado como HRC52).

9Mn2V, que é um aço ferramenta de liga de manganês-vanádio com um teor de carbono de cerca de 0.9%, tem melhor temperabilidade, resistência mecânica e dureza do que o aço 45. Após o tratamento térmico adequado, é adequado para os requisitos de precisão dimensional e estabilidade de fusos de máquinas-ferramenta de alta precisão. Por exemplo, o cabeçote do rebarbador cilíndrico universal M1432A e o eixo do rebolo usam este material.

38CrMoAl, este é um aço nitretado de liga de carbono médio. Porque a temperatura de nitretação é 540-550℃ mais baixa do que a temperatura geral de têmpera, a deformação é menor e a dureza também é alta (HRC>65, dureza central HRC>28) e excelente Portanto, o eixo do cabeçote e o eixo do rebolo do moedor cilíndrico semiautomático de alta precisão MBG1432 são feitos deste tipo de aço.

Além disso, para forjados de eixo com precisão média e alta velocidade, os aços estruturais de liga como o 40Cr são usados ​​principalmente. Após a têmpera e têmpera e têmpera de alta frequência, este tipo de aço possui propriedades mecânicas abrangentes e pode atender aos requisitos de uso. Alguns eixos também usam aço de rolamento de esferas, como GCr15, e aço de mola, como 66Mn. Após a têmpera e revenimento e têmpera superficial, esses aços apresentam resistência ao desgaste e à fadiga extremamente altas. Quando as peças do eixo são necessárias para trabalhar em condições de alta velocidade e carga pesada, aços contendo ouro de baixo carbono, como 18CrMnTi e 20Mn2B, podem ser selecionados. Esses aços têm alta dureza superficial, resistência ao impacto e resistência do núcleo após cementação e têmpera, mas a deformação causada pelo tratamento térmico é maior que a do 38CrMoAl.

Para fusos que requerem têmpera local de alta frequência, o tratamento de têmpera e revenimento deve ser feito no processo anterior (alguns aços são normalizados). Quando a margem bruta é grande (como forjados), a têmpera e o revenimento devem ser feitos após o torneamento de desbaste. Antes do torneamento de acabamento, para que o estresse interno causado pelo torneamento em desbaste possa ser eliminado durante a têmpera e revenimento; quando a margem bruta é pequena (como estoque de barra), têmpera e revenimento podem ser realizados antes do torneamento de desbaste (equivalente ao torneamento de semi-acabamento de forjados). O tratamento de têmpera de alta frequência é geralmente colocado após o torneamento de semi-acabamento. Uma vez que o fuso só precisa ser endurecido localmente, existem certos requisitos para precisão e nenhum processamento de peças de endurecimento, como rosqueamento, fresamento de chaveta e outros processos, são organizados em têmpera e desbaste local. Após a moagem. Para fusos de alta precisão, o tratamento de envelhecimento em baixa temperatura é necessário após têmpera local e retificação grosseira, para que a estrutura metalográfica e o estado de tensão do fuso permaneçam estáveis.

Forjados de eixo

Em segundo lugar, a escolha do dado de posicionamento

Para forjados de eixo sólido, a superfície de referência fina é o furo central, que satisfaz a coincidência de referência e a uniformidade da referência. Para fusos ocos como o CA6140A, além do furo central, há uma superfície circular externa do munhão e os dois são usados ​​alternadamente, servindo de ponto de referência um para o outro.

Três, a divisão dos estágios de processamento

Cada processo de usinagem e processo de tratamento térmico no processo de usinagem do fuso produzirá erros de usinagem e tensões em graus variados, portanto, as fases de usinagem devem ser divididas. A usinagem do fuso é basicamente dividida nas três etapas a seguir.

(1) Estágio de usinagem bruta

1) Processamento em branco. Preparação do branco, forjamento e normalização.

2) Serra de usinagem áspera para remover a peça em excesso, fresar a face final, perfurar o furo central e o círculo externo do carro de resíduos, etc.

(2) Estágio de semi-acabamento

1) O tratamento térmico antes do processamento de semi-acabamento é geralmente usado para aço 45 para atingir 220-240HBS.

2) Superfície cônica do processo de torneamento de semi-acabamento (orifício cônico de posicionamento) face final do círculo externo de semi-acabamento e perfuração profunda, etc.

(3), fase de acabamento

1) Tratamento térmico e têmpera local de alta frequência antes do acabamento.

2) Todos os tipos de retificação áspera do cone de posicionamento, retificação áspera do círculo externo, fresagem de chaveta e ranhura estriada e rosqueamento antes do acabamento.

3) Acabamento e retificação das superfícies do círculo externo e do cone interno e externo para garantir a precisão da superfície mais importante do fuso.

Forjados de eixo

Quarto, o arranjo da sequência de processamento e a determinação do processo

Para forjados de eixo com características de cone oco e interno, ao considerar a sequência de processamento das superfícies principais, como mancais de apoio, mancais gerais e cones internos, existem várias opções, como segue.

①Usinagem bruta da superfície externa→perfuração de furos profundos→acabamento da superfície externa→desbaste do furo cônico→acabamento do furo cônico;

②Desbaste da superfície externa→perfuração do furo profundo→desbaste do furo cônico→acabamento do furo cônico→acabamento da superfície externa;

③Desbaste da superfície externa→perfuração do furo profundo→desbaste do furo cônico→acabamento da superfície externa→acabamento do furo cônico.

Para a sequência de processamento do fuso CA6140, ela pode ser analisada e comparada assim:

O primeiro esquema: Durante a usinagem de desbaste do furo cônico, a precisão e a rugosidade da superfície do círculo externo serão danificadas porque a superfície do excircle que foi usinada com acabamento é usada como superfície de referência fina, portanto, esse esquema não é adequado.

A segunda solução: Ao terminar a superfície externa, o plugue cônico deve ser inserido novamente, o que destruirá a precisão do orifício cônico. Além disso, inevitavelmente haverá erros de usinagem ao processar o furo cônico (as condições de retificação do furo cônico são piores do que as condições externas de retificação, e o erro do próprio plugue cônico causará a diferença entre a superfície circular externa e a interna superfície do cone Eixo, portanto este esquema não deve ser adotado.

A terceira solução: No acabamento do furo cônico, embora a superfície do círculo externo que foi finalizado deva ser utilizada como superfície de referência de acabamento; mas como a tolerância de usinagem do acabamento da superfície cônica já é pequena, a força de retificação não é grande; ao mesmo tempo, a conicidade O acabamento do furo está em fase final de usinagem do eixo e tem pouco efeito sobre a precisão da superfície circular externa. Além da sequência de processamento deste esquema, a superfície circular externa e o furo cônico podem ser usados ​​alternadamente, o que pode melhorar gradualmente a coaxialidade. Gastar.

Através desta comparação, pode-se observar que a sequência de processamento de forjados de eixo como o fuso CA6140 é melhor que a terceira opção.

Através da análise e comparação dos esquemas, pode-se observar que a ordem de processamento sequencial de cada superfície do eixo forjado está em grande parte relacionada à conversão do dado de posicionamento. Quando os pontos de referência brutos e finos para processamento de peças são selecionados, a sequência de processamento pode ser determinada aproximadamente. Porque a superfície do ponto de referência de posicionamento é sempre processada primeiro no início de cada etapa, ou seja, o primeiro processo deve preparar o ponto de referência de posicionamento utilizado para o processo subsequente. Por exemplo, no processo do fuso CA6140, a face final é fresada e o furo central é perfurado desde o início. Isto é para preparar o ponto de referência de posicionamento para o círculo externo de torneamento de desbaste e torneamento de semi-acabamento; o círculo externo do torneamento de semi-acabamento prepara o ponto de referência de posicionamento para usinagem de furos profundos; o círculo externo do torneamento de semi-acabamento também prepara o ponto de referência de posicionamento para a usinagem de furos cônicos frontal e traseiro. Por outro lado, os orifícios cônicos dianteiros e traseiros são equipados com o orifício superior após o encaixe cônico, e o ponto de referência de posicionamento é preparado para o semi-acabamento e acabamento subsequentes do círculo externo; e a referência de posicionamento para a retificação final do furo cônico é o munhão que foi retificado no processo anterior. superfície.

Forjados de eixo

5. O processo deve ser determinado de acordo com a sequência de processamento, e dois princípios devem ser dominados:

1. O plano de referência de posicionamento no processo deve ser organizado antes do processo. Por exemplo, o processamento de furos profundos é organizado após o torneamento grosseiro na superfície externa para ter um mancal mais preciso como a superfície de referência de posicionamento para garantir uma espessura de parede uniforme durante o processamento de furos profundos.

2. O processamento de cada superfície deve ser separado para áspero e fino, primeiro áspero e depois fino, várias vezes para melhorar gradualmente sua precisão e rugosidade. O acabamento da superfície principal deve ser disposto no final.

A fim de melhorar a estrutura do metal e o desempenho do processamento, o processo de tratamento térmico, como recozimento, normalização, etc., geralmente deve ser organizado antes do processamento mecânico.

A fim de melhorar as propriedades mecânicas dos eixos forjados e eliminar o estresse interno, o processo de tratamento térmico, como têmpera e revenimento, tratamento de envelhecimento, etc., geralmente deve ser organizado após a usinagem de desbaste e antes do acabamento.