鑄造機(jī)械加工及熱處理培訓(xùn)資料

1、鑄造、機(jī)械加工及熱處理鑄造、機(jī)械加工及熱處理培培 訓(xùn)訓(xùn) 資資 料料技術(shù)研究院技術(shù)研究院 楊世容編制楊世容編制總 要 一、鑄件結(jié)構(gòu)工藝 性 二、機(jī)械加工工藝 三、熱處理工藝 四、發(fā)動(dòng)機(jī)典型零部件設(shè)計(jì) 一、鑄件結(jié)構(gòu)工藝性 鑄件結(jié)構(gòu)工藝性與鑄件的質(zhì)量、勞動(dòng)生產(chǎn)率和鑄造成本有關(guān)，設(shè)計(jì)鑄件時(shí)，除了要考慮滿(mǎn)足零件的工作性能外，還要考慮鑄造工藝、合金鑄造性能、鑄造方法及機(jī)械加工、裝配、運(yùn)輸?shù)确矫鎸?duì)鑄件的結(jié)構(gòu)要求。本章主要講以下內(nèi)容： 鑄造工藝的種類(lèi)； 常用鑄造材料； 鑄件結(jié)構(gòu)工藝性； 一、鑄件結(jié)構(gòu)工藝性1.1 鑄造工藝的種類(lèi) 鑄造工藝分為砂型鑄造和特種鑄造兩大類(lèi)，我們發(fā)動(dòng)機(jī)中的零部件主要采用特種鑄造中的金屬

2、型重力鑄造、低壓鑄造和壓力鑄造工藝。 金屬型重力鑄造：主要特點(diǎn)是用金屬鑄型，在重力下澆注成型，對(duì)非鐵合金鑄件有細(xì)化組織的作用，設(shè)備費(fèi)用高，手工操作，工人勞動(dòng)條件差。大部分發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸頭采用該工藝。 低壓鑄造：主要特點(diǎn)是用金屬型、石墨型、砂型，在氣體壓力下充型及結(jié)晶凝固，逐漸致密，設(shè)備簡(jiǎn)單。發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸體、活塞、我公司244FMI發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸頭采用該工藝。 壓力鑄造：用金屬鑄型，在高壓、高速下充型，在壓力下快速凝固，是效率高、精度高的金屬成型方法，但壓鑄機(jī)、壓鑄模具制造費(fèi)用高。發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸箱、蓋采用該工藝。 一、鑄件結(jié)構(gòu)工藝性1.2 常用鑄造材料 常用的鑄件材料可分為鑄鐵、鑄鋼和有色合金，發(fā)動(dòng)機(jī)零部件

3、中鑄件主要使用有色合金鋁合金，該材料流動(dòng)性差、收縮和裂紋敏感性大，綜合力學(xué)性能高吸振性差，強(qiáng)度隨壁厚增大下降顯著。 例如： 發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸頭采用GB/T1173-1995標(biāo)準(zhǔn)中 ZL105、ZL107 、ZL108 、ZL111 材料； 發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸體采用GB/T1173-1995標(biāo)準(zhǔn)中ZL111、ZL112材料； 發(fā)動(dòng)機(jī)活塞采用GB/T1173-1995標(biāo)準(zhǔn)中 ZL109材料； 發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸箱、蓋采用GB/T15115-1994標(biāo)準(zhǔn)中 YL112 材料。 一、鑄件結(jié)構(gòu)工藝性1.3 鑄件結(jié)構(gòu)工藝性 鑄件結(jié)構(gòu)工藝性要求便于制模、制芯、造型、合箱、清砂等，對(duì)于鋁合金材料鑄件結(jié)構(gòu)應(yīng)具有最少的熱接點(diǎn)，并創(chuàng)造

4、順序凝固的條件，相鄰壁的連接和過(guò)渡應(yīng)圓滑，壁厚不得過(guò)大，突出部分應(yīng)有較薄的加強(qiáng)筋加固。 壓力鑄件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)： 壁厚不大余6mm，基本參數(shù)見(jiàn)下表： 一、鑄件結(jié)構(gòu)工藝性 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)注意以下事項(xiàng)：消除內(nèi)凹，便于型芯取出；壁厚均勻，避免產(chǎn)生氣孔、縮孔；采用加強(qiáng)肋減少壁厚，達(dá)到壁厚均勻； 一、鑄件結(jié)構(gòu)工藝性消除尖角，避免產(chǎn)生裂紋；盡量避免橫向抽芯，抽芯方向盡量同開(kāi)型取件方向一致，簡(jiǎn)化模具結(jié)構(gòu)。 一、鑄件結(jié)構(gòu)工藝性 復(fù)雜的壓力鑄件，可采用鑲鑄法制造，還可滿(mǎn)足鑄件一些特殊要求，如高強(qiáng)度、耐磨、導(dǎo)電、絕緣等，還可以把N個(gè)零件澆鑄成一個(gè)組件，鑲件的基本結(jié)構(gòu)如下： 二、機(jī)械加工 機(jī)械加工工藝過(guò)程由一系列工序組成，

5、每一個(gè)工序又由若干個(gè)安裝、工位、工步和走刀組成。本章并不詳細(xì)介紹機(jī)械加工工藝中需要的設(shè)備、工序、加工余量，各道工序怎樣安裝定位、刀量進(jìn)給量，動(dòng)力頭轉(zhuǎn)速。本章介紹與我們關(guān)系密切的4個(gè)問(wèn)題：不同生產(chǎn)方式的加工工藝對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的影響；不同質(zhì)量要求的加工工藝對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的影響；在產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)如何使零部件既能滿(mǎn)足性能和使用要求又能采用比較經(jīng)濟(jì)的加工工藝；以及我們?cè)诋a(chǎn)品圖設(shè)計(jì)繪制中怎樣注意零件的加工工藝性。 二、機(jī)械加工2.1不同生產(chǎn)方式的加工工藝對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的影響 ： 生產(chǎn)方式分為：?jiǎn)渭a(chǎn)、批量生產(chǎn)和大量生產(chǎn)。批量生產(chǎn)又分為小批量生產(chǎn)、中批量和大批量生產(chǎn)。各種生產(chǎn)形式的加工工藝，對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的影響很大。 單件生

6、產(chǎn)和小批量生產(chǎn)，由于沒(méi)有固定的設(shè)備和完整的刀夾量具，零件的各道加工工序沒(méi)有明確的安裝、工位、工步和走刀等工藝規(guī)程。加工難度大，對(duì)工人的技術(shù)水平要求高，需要采用直接找正和畫(huà)線(xiàn)找正的方法來(lái)裝夾定位，而且產(chǎn)品質(zhì)量不容易保證。我們一般不希望配套廠采用這種方式為我們配套。 當(dāng)然全新設(shè)計(jì)和較大改進(jìn)設(shè)計(jì)的產(chǎn)品，需要性能和結(jié)構(gòu)驗(yàn)證。只能用這種方式制造零部件來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)驗(yàn)證。比如曲軸箱等需要開(kāi)模的復(fù)雜零件可以用木模翻砂得到鑄件，用加工中心加工為成品；齒輪用鍛柄車(chē)削后制齒；軸類(lèi)零件可以直接用圓鋼車(chē)削而成；軸承壓板、線(xiàn)夾等沖壓件，可以用線(xiàn)切割的方式落料，再用簡(jiǎn)單的模具成型；墊圈可以用圓鋼切片后， 二、機(jī)械加工 再用平

7、磨磨削平面的方式得到。這種方式比較靈活，投入不大，若經(jīng)過(guò)單件或較小批量試驗(yàn)驗(yàn)證設(shè)計(jì)存在問(wèn)題，可以更改方案，問(wèn)題太大，還可以終止項(xiàng)目。這樣，對(duì)我們和配套廠損失都不會(huì)太大。雖然這種方式比較靈活，但是沒(méi)有固定的生產(chǎn)設(shè)備，沒(méi)有可靠的工藝工裝，每一次樣件的尺寸都可能不一樣，產(chǎn)品質(zhì)量很不可靠。 我們新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)完成，是指產(chǎn)品圖歸檔，產(chǎn)品已經(jīng)移交，能夠批量生產(chǎn)的狀態(tài) 。我們投入裝配生產(chǎn)的零部件應(yīng)該是用批量生產(chǎn)的方式提供的，即在生產(chǎn)中廣泛采用通用機(jī)床，如專(zhuān)機(jī)、加工中心等，廣泛采用專(zhuān)用夾具、刀具和量具，根據(jù)產(chǎn)品圖的精度要求和各零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，編制了完整的加工工藝，有固定的工序、每一道工序都有完整的工藝操作規(guī)程，有

8、合格的設(shè)備、夾具、刀具、量具和熟練的操作工人，每一道工序規(guī)定了合理的加工余量、正確的裝夾方式、固定的工步和走刀。 二、機(jī)械加工2.2不同質(zhì)量要求的加工工藝對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的影響 ： 我們?cè)诋a(chǎn)品開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的要求不準(zhǔn)確，比如尺寸公差、形狀和位置公差標(biāo)注沒(méi)有滿(mǎn)足性能或使用要求，我們配套廠家按照我們產(chǎn)品圖的要求編制的加工工藝當(dāng)然也不能滿(mǎn)足產(chǎn)品的性能和使用要求。 我們?cè)O(shè)計(jì)的產(chǎn)品能夠滿(mǎn)足產(chǎn)品性能或使用要求，而我們配套廠家的加工工藝要求不高，沒(méi)有按照按照產(chǎn)品圖的要求編制加工工藝，比如曲軸、主軸、配氣凸輪軸和下?lián)u臂軸的配合軸徑，產(chǎn)品圖要求尺寸精度6級(jí)，表面粗糙度0.40.8，應(yīng)該采用外圓磨床精磨和細(xì)磨，如

9、果只用車(chē)床精車(chē)或粗磨，是不能達(dá)到要求的；有同軸度要求的軸類(lèi)零件應(yīng)該用外圓磨床磨削，如果只用無(wú)心磨床就達(dá)不到產(chǎn)品使用要求；曲軸箱和曲軸箱蓋類(lèi)零件，應(yīng)該采用加工中心或組合專(zhuān)機(jī)，卻采用銑床、鉆床，零件的尺寸公差、形位公差和表面粗糙度達(dá)不到產(chǎn)品圖要求。在送樣和批量供貨時(shí)，不管是什么原因，我們接受了，最終的產(chǎn)品質(zhì)量還是不能保證。 只有我們產(chǎn)品圖的要求能夠滿(mǎn)足產(chǎn)品性能或使用要求，我們配套廠家的加工工藝滿(mǎn)足產(chǎn)品圖要求，產(chǎn)品質(zhì)量才能得到保證。 二、機(jī)械加工2.3在產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)如何使零部件既能滿(mǎn)足性能和使用要求又能采用比較經(jīng)濟(jì)的加工工藝 ： 在零部件設(shè)計(jì)時(shí)如何提高設(shè)計(jì)質(zhì)量，就是合理標(biāo)注尺寸、選取尺寸公差、形位公差

10、和表面粗糙度，使零部件既能滿(mǎn)足性能和使用要求又能采用比較經(jīng)濟(jì)的加工工藝 。 有尺寸公差和形位公差的選取原則、工藝手冊(cè)、有現(xiàn)行生產(chǎn)用產(chǎn)品圖供我們參考，但是準(zhǔn)確有效的方法是試驗(yàn)驗(yàn)證。比如驗(yàn)證起動(dòng)離合器齒輪襯套和左曲軸的間隙配合公差、形狀公差和表面粗糙度時(shí)，經(jīng)過(guò)起動(dòng)試驗(yàn)，聲音正常，強(qiáng)化試驗(yàn)或道路試驗(yàn)沒(méi)有異常，拆機(jī)檢查該部位表面潤(rùn)滑良好，沒(méi)有燒蝕現(xiàn)象，你的選擇就正確了。如果起動(dòng)聲音異常，檢查齒輪的跳動(dòng)等精度和安裝中心距又沒(méi)有問(wèn)題，可能配合間隙大了；如果試驗(yàn)過(guò)程中或試驗(yàn)后檢查該部位有燒蝕現(xiàn)象，可能間隙小了；比如驗(yàn)證曲軸左端的正時(shí)主動(dòng)齒輪與左曲軸過(guò)盈配合時(shí)，通過(guò)試驗(yàn)，若產(chǎn)生裂紋而松動(dòng)，則過(guò)盈偏大，若產(chǎn)生無(wú)

11、裂紋松動(dòng)則過(guò)盈偏小。 二、機(jī)械加工 零部件設(shè)計(jì)時(shí)，尺寸公差、形位公差和表面粗糙度要求不能太高，只要能夠滿(mǎn)足產(chǎn)品性能和使用要求就行，比如曲軸箱的各軸承孔和其他軸孔，除了作為基準(zhǔn)的曲軸孔和有7級(jí)齒輪精度的平衡軸孔需要67級(jí)精度外，其余主副軸、凸輪軸承孔、機(jī)油泵孔可以定為7級(jí)精度，油封孔、定位銷(xiāo)孔、撥叉軸孔等可定為8級(jí)，因?yàn)?級(jí)以上精度孔鋒鋼刀具精鏜就可以了，而6級(jí)精度的孔需要金剛刀精細(xì)鏜孔才能達(dá)到。我們?cè)诋a(chǎn)品圖上尺寸精度提高1級(jí)，配套廠的加工難度相應(yīng)提高，生產(chǎn)成本響應(yīng)增加。因此必須謹(jǐn)慎，要求太高了，成本增加，是浪費(fèi)；要求太低了，不能滿(mǎn)足要求。零件的尺寸精度等級(jí)與表面粗糙度數(shù)值應(yīng)相協(xié)調(diào)，配合孔軸，孔

12、的粗糙度可比軸大一級(jí)。粗糙的表面要達(dá)到很高的尺寸精度是不可能的，一般67級(jí)精度的孔表面粗糙度Ra0.8，8級(jí)精度的孔表面粗糙度Ra1.6。 二、機(jī)械加工2.4產(chǎn)品圖設(shè)計(jì)繪制中怎樣注意零件的機(jī)械加工工藝性 ： 選擇設(shè)計(jì)基準(zhǔn)時(shí)，盡量與裝配基準(zhǔn)、加工定位基準(zhǔn)和測(cè)量基準(zhǔn)統(tǒng)一；零件結(jié)構(gòu)要便于提高生產(chǎn)率、便于加工、盡量減少切削加工量等。 軸類(lèi)類(lèi)零件的頂尖孔為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)、加工基準(zhǔn)、測(cè)量基準(zhǔn)，加工中對(duì)頂尖孔的精度要求是很高的，兩端頂尖孔的同軸度、圓度誤差將直接反映到工件去，根據(jù)零件的精度要求不同，頂尖孔可采用各種方式的修研（油石、橡膠砂輪、鑄鐵頂尖、硬質(zhì)合金頂尖）和中心孔磨床磨削，看頂尖孔的加工工藝就能知道軸類(lèi)

13、零件的加工質(zhì)量； 零件結(jié)構(gòu)便于提高生產(chǎn)率，要有便于在機(jī)床和夾具上安裝的定位基準(zhǔn)面，比如右曲軸箱蓋上的工藝凸臺(tái)；活塞裙部的內(nèi)止口及底端面； 零件結(jié)構(gòu)要便于加工、盡量減少切削加工量 。右曲軸箱蓋，起動(dòng)軸油封孔為28，起動(dòng)軸孔為18，中間有25深度為1的不加工孔，使加工余量減少 ，油孔處設(shè)計(jì)垂直于鉆頭的凸臺(tái)，才便于鉆孔加工，磨削的孔和平面需要設(shè)計(jì)退刀槽； 二、機(jī)械加工 加強(qiáng)零件的剛性。比如蓋類(lèi)殼體件，增設(shè)加強(qiáng)筋，以減少剛性差的零件在夾緊力和切削力的作用下產(chǎn)生的變形； 零件結(jié)構(gòu)要便于裝配。比如右曲軸箱蓋油封孔口倒角。2.5各種加工方法能到的經(jīng)濟(jì)精度和表面粗糙度： 外圓加工的經(jīng)濟(jì)精度：外圓的加工方法有：

14、車(chē)削、磨削、研磨和滾壓等。一般h6和h7的尺寸精度，Ra0.8的表面粗糙度，必須經(jīng)過(guò)粗車(chē)、精車(chē)、粗磨再精磨的工藝過(guò)程；h5的尺寸精度，Ra0.40.8的表面粗糙度，要精磨和研磨才能達(dá)到；h8的尺寸精度，Ra1.6的表面粗糙度，精車(chē)和粗磨都可以達(dá)到；滾壓只能達(dá)到h8h10。 二、機(jī)械加工三、零部件的熱處理 熱處理的主要工藝過(guò)程是加熱和冷卻，通過(guò)改變材料的力學(xué)性能或物理、化學(xué)性能來(lái)改善材料的加工工藝性能或零件的使用性能。 我們本章所講內(nèi)容為： 熱處理的基礎(chǔ)知識(shí)； 熱處理的分類(lèi)； 零件的熱處理結(jié)構(gòu)工藝性； 齒輪的熱處理。三、零部件的熱處理3.1 熱處理的基礎(chǔ)知識(shí)： 1） Fe-Fe 及Fe-C二元合

15、金相圖F=鐵素體=C在-Fe中的間隙固溶=固溶體；A=奧氏體=C在-Fe中的間隙固溶體=固溶體；=C在-Fe中的間隙固溶體=固溶體；Fe C =滲碳體(硬)；G=石墨； L=液態(tài)；33三、零部件的熱處理金屬材料的基本性能有物理性能、化學(xué)性能、力學(xué)性能、工藝性能。物理性能包括：密度，熔點(diǎn)，導(dǎo)熱性，導(dǎo)電性，熱膨脹性，磁性；化學(xué)性能包括：耐腐蝕性，抗氧化性，化學(xué)穩(wěn)定性；力學(xué)性能包括：強(qiáng)度，塑性，硬度，韌性，疲勞強(qiáng)度；工藝性能包括：鑄造性能，鍛造性能，焊接性能，切削加工性能。其中材料硬度是熱處理比較重要的一個(gè)指標(biāo)。三、零部件的熱處理3.1 熱處理的基礎(chǔ)知識(shí)： 2）金屬材料的基本性能三、零部件的熱處理3

16、.1 熱處理的基礎(chǔ)知識(shí)： 三、零部件的熱處理三、零部件的熱處理 所謂熱處理是將工件在介質(zhì)中加熱到一定溫度，保溫一定時(shí)間，然后用一定速度冷卻，以改變金屬顯微組織結(jié)構(gòu)，從而改變其性能（物理，化學(xué)及機(jī)械等）的一種生產(chǎn)工藝。 熱處理的三個(gè)關(guān)鍵過(guò)程：加熱，保溫，冷卻。如圖所示為典型的熱處理工藝曲線(xiàn)： 保溫 溫度 ()冷卻 加熱 時(shí)間 (T)臨界點(diǎn) (A) A奧氏體轉(zhuǎn)變點(diǎn)或轉(zhuǎn)變溫度 三、零部件的熱處理 保溫主要是控制時(shí)間和溫度，我們下面主要介紹加熱、冷卻過(guò)程。三、零部件的熱處理3.1 熱處理的基礎(chǔ)知識(shí)： 3） 加熱 鋼的退火、正火、淬火等熱處理，都需將其加熱到奧氏體轉(zhuǎn)變區(qū)的溫度，即完成所謂的奧氏體化過(guò)程。

17、下面介紹加熱缺陷的防止和減輕措施：缺陷加熱介質(zhì)防止與減輕措施氧化空氣1 工件埋入硅砂+鑄鐵屑裝箱加熱；2 采取感應(yīng)加熱，激光加熱方式；3 涂防氧化涂料；4 用不銹鋼箔密封加熱；5 采用密封爐罐抽真空通保護(hù)氣氛?；鹧鏍t燃燒產(chǎn)物1 調(diào)節(jié)燃燒比使?fàn)t氣略帶還原性；2 將燃燒產(chǎn)物凈化通入爐罐作保護(hù)氣氛。保護(hù)氣氛1 采用一定純度的惰性氣體；2 在制備氣體中，調(diào)整到合理的CO/CO ，H /H O比值鹽浴1 用優(yōu)良脫氧劑定期脫氧除渣；2 采用含有脫氧成分的鹽浴補(bǔ)充劑。 222三、零部件的熱處理缺陷加熱介質(zhì)防止與減輕措施脫碳空氣1 工件埋入硅砂+鑄鐵屑+木炭粉裝箱加熱；2 工件表面涂氧化脫碳涂料；3用不銹鋼箔

18、密封加熱；4 采用密封爐罐抽真空，通可控氣氛；5 已脫碳件可在吸熱式氣氛中復(fù)碳?；鹧鏍t燃燒產(chǎn)物1 調(diào)節(jié)燃燒比，使?fàn)t氣帶還原性，可適當(dāng)減輕脫碳；2 利用燃燒產(chǎn)物凈化通入罐式爐作保護(hù)氣氛。保護(hù)氣氛1 深度凈化惰性氣體，使O 1010 ，露點(diǎn)-50 C?？煽貧夥? 制備氣體中的CO ，H O要降到能保證所需要的碳勢(shì)，要采取適當(dāng)?shù)臓t氣碳勢(shì)控制措施。鹽浴1 嚴(yán)格要求脫氧；2 中性鹽浴要添加含碳的活性成分，如木炭粉、CaC、SiC等氫脆富氫保護(hù)氣體1 高強(qiáng)度鋼避免在富氫氣氛中加熱，可采用真空；2 采用低氫氣氛，如氮基氣氛、精凈化放熱氣氛，放熱-吸熱式氣氛和其它惰性氣體。3 鋼件滲碳和碳氮共滲后重新在鹽浴中

19、加熱淬火；4 事后在室溫下自然時(shí)效或回火。o-622 2三、零部件的熱處理3.1 熱處理的基礎(chǔ)知識(shí)： 4） 冷卻 冷卻到平衡的相變溫度以下的奧氏體稱(chēng)為過(guò)冷奧氏體。過(guò)冷度的不同，過(guò)冷奧氏體轉(zhuǎn)變方式不同，得到產(chǎn)物的組織結(jié)構(gòu)和性能都不同。 過(guò)冷奧氏體高溫分解朱光體； 過(guò)冷奧氏體以足夠快的速度冷卻馬氏體； 過(guò)冷奧氏體在高溫分解和馬氏體轉(zhuǎn)變之間的中間溫度范圍貝氏體。 冷卻會(huì)產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力：溫差產(chǎn)生熱應(yīng)力、組織應(yīng)力，保留下來(lái)就成為殘留應(yīng)力。三、零部件的熱處理 按熱處理性能的要求，冷卻方式分為以下方式：序號(hào)冷卻方式描述1退火在爐內(nèi)以足夠慢的速度冷卻直至過(guò)冷奧氏體在高溫分解溫度范圍內(nèi)完成轉(zhuǎn)變。2等溫退火在爐內(nèi)以較

20、快的速度冷卻到過(guò)冷奧氏體較不穩(wěn)定的溫度下等溫停留，直至該溫度下等溫轉(zhuǎn)變結(jié)束之后出爐冷卻，所需工藝時(shí)間短且能獲得在同一溫度下轉(zhuǎn)變均一組織。3正火在空氣中冷卻，其冷卻速度比退火快。低合金鋼常采用正火。4等溫正火先用較快的速度冷卻，然后等溫至奧氏體高溫分解完成，使低合金鋼得到均一的硬度適度的預(yù)備組織，改善切削性能。5淬火冷卻速度大于另界臨界速度，獲得馬氏體和部分殘留奧氏體。6雙介質(zhì)淬火以大于臨界冷卻速度冷卻到過(guò)冷奧氏體不穩(wěn)定的溫度區(qū)間以下，在馬氏體轉(zhuǎn)變區(qū)間轉(zhuǎn)入較緩和的冷卻介質(zhì)中繼續(xù)冷卻。7預(yù)冷淬火先以緩慢速度冷卻一段時(shí)間（以不發(fā)生奧氏體高溫轉(zhuǎn)變?yōu)橄薅龋┤缓筮M(jìn)行淬火冷卻。8馬氏體點(diǎn)以下的分級(jí)淬火淬火溫

21、度在Ms以下的鹽浴或油浴中并停留一段時(shí)間，使已經(jīng)轉(zhuǎn)變的馬氏體回火，使截面上溫度趨向均勻，然后在緩冷條件下繼續(xù)馬氏體轉(zhuǎn)變，殘留奧氏體有所增加。9馬氏體點(diǎn)以上的分級(jí)淬火分級(jí)停留的溫度稍高于Ms點(diǎn)，然后取出空冷。減少馬氏體轉(zhuǎn)變時(shí)截面上的溫度差，殘留奧氏體有所增加10等溫淬火在貝氏體轉(zhuǎn)變的溫度范圍內(nèi)等溫停留，直至貝氏體轉(zhuǎn)變結(jié)束。三、零部件的熱處理3.2 熱處理的分類(lèi)： 依據(jù)GB/T12603-1990按 工藝類(lèi)型、工藝名稱(chēng)、實(shí)現(xiàn)工 藝的加熱方法三個(gè)層次進(jìn)行分 類(lèi)。 本節(jié)講幾個(gè)常用的熱處理 中的一些常識(shí)。三、零部件的熱處理3.2 熱處理的分類(lèi)： 1） 淬火及回火： 淬火的目的是使鋼獲得較高的強(qiáng)度和硬度。

22、淬火后的零件必須經(jīng)低、中、高溫回火，從而獲得良好的綜合機(jī)械性能。 設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)根據(jù)零件的材料、形狀、尺寸和所需的機(jī)械性能的不同，選用不同的淬火方法。工件只需局部提高硬度，則可進(jìn)行局部淬火或表面淬火，以避免工件其它部分產(chǎn)生變形和開(kāi)裂。 淬火后的零件，經(jīng)過(guò)不同的回火，具有不同的性能。低溫回火：回火溫度150250 C，回火后得到馬氏體組織，但內(nèi)應(yīng)力消除不徹底，故應(yīng)適當(dāng)延長(zhǎng)保溫時(shí)間；低溫回火目的是降低內(nèi)應(yīng)力和脆性，而保持鋼在淬火后的高硬度和耐磨性；主要用于各種工具、模具、滾動(dòng)軸承和滲碳或表面淬火的零件。中溫回火：回火溫度為350450 C左右，回火后獲得屈氏體組織，該過(guò)程必須快冷，以避免回火脆性；中溫

23、回火目的是保持一定韌性的條件下提高彈性和屈服強(qiáng)度；主要用于各種彈簧、鍛模、沖擊工具及一些要求強(qiáng)度的零件。oo三、零部件的熱處理高溫回火：回火溫度500680 C，回火后得到馬氏體組織，淬火+高溫回火通常被稱(chēng)為調(diào)質(zhì)處理，可以獲得強(qiáng)度、塑性、韌性都較好的綜合機(jī)械性能，但工藝復(fù)雜，在提高塑性、韌性的同時(shí)，強(qiáng)度、硬度有所下降；主要用于比較重要的零件，特別是在交變負(fù)荷下工作的連桿、主副軸、齒輪等；不但可以作最終熱處理，還可作精密零件的預(yù)先熱處理，以減少最終熱處理的變形，獲得較好的最終性能提供組織基礎(chǔ)。去應(yīng)力回火：對(duì)于切削加工量大而變形要求嚴(yán)格的工件或淬火返件，加熱到600760 C，以消除內(nèi)應(yīng)力ooo三

24、、零部件的熱處理 淬火缺陷：淬火裂紋和淬火畸形：淬火裂紋一般是不可補(bǔ)救的淬火缺陷，只有采取積極的預(yù)防措施，如減少和控制淬火應(yīng)力、方向、分布，控制原材料質(zhì)量及采用合理的 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；淬火畸形是不可避免的現(xiàn)象只要不超過(guò)公差可通過(guò)矯正，通過(guò)適當(dāng)選材，合理設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)（避免尖角，盡量減少截面尺寸差，若截面差較大應(yīng)選擇淬透性好的材料），合理選擇淬火回火方式可有效減少與控制淬火畸形。三、零部件的熱處理淬火缺陷還有因淬火過(guò)程中表面防護(hù)不好引起的氧化、脫碳缺陷；溫度控制不當(dāng)引起的過(guò)熱、過(guò)燒、硬度不足缺陷；原材料組織粗大及不均，零件表面被污染引起的軟點(diǎn)缺陷等。 硬度不合格：回火后硬度偏高、偏低或不均勻。硬度偏高、偏低

25、是爐溫不均勻、回火溫度不對(duì)或爐溫失控造成；硬度不均大多數(shù)是在成批回火零件中在同一批內(nèi)出現(xiàn)，是由于回火爐本身溫度不均造成，如爐氣循環(huán)不均，裝爐量過(guò)大?；儯褐饕谴慊饝?yīng)力在回火過(guò)程中重新分布引起。在對(duì)形狀扁平、細(xì)長(zhǎng)零件要采用加壓回火或趁熱校直等辦法彌補(bǔ)。回火脆性：碳鋼在200400 C、合金鋼在250450 C內(nèi)回火會(huì)出現(xiàn)第一類(lèi)回火脆性，需重新加熱淬火；合金鋼在350525 C回火，或在稍高溫度下回火后緩慢冷卻，會(huì)出現(xiàn)第二類(lèi)回火脆性，應(yīng)重新回火或回火后快速冷卻；網(wǎng)狀裂紋：高速鋼、高碳鋼表面脫碳及回火時(shí)表面加熱速度過(guò)快，高碳鋼、高合金鋼淬火后未及時(shí)回火，造成表面網(wǎng)狀裂紋。 回火缺陷：ooo三、零部

26、件的熱處理3.2 熱處理的分類(lèi)： 2） 滲碳 常用的滲碳鋼有Q195、Q215、Q235、08、10、15、20、25、15Mn、20Mn、25Mn、15Mn 、20Mn 、20MnV、15Cr、20Cr、20CrV、20CrMn、20CrMnTi、30CrMnTi等，滲碳后應(yīng)進(jìn)行正確的淬火及回火熱處理。 滲碳件質(zhì)量檢測(cè)內(nèi)容：檢測(cè)項(xiàng)目檢測(cè)內(nèi)容及方法備 注外觀檢測(cè)表面有無(wú)腐蝕或氧化。工件變形檢查工件的撓曲變形、尺寸及幾何形狀的變化。根據(jù)圖樣技術(shù)要求滲層深度宏觀測(cè)量：用帶刻度尺的放大鏡；顯微鏡測(cè)量。在滲碳淬火后進(jìn)行硬度包括滲層表面，防滲部位及芯部硬度，一般用洛氏硬度HRC標(biāo)尺測(cè)量。 在淬火后檢測(cè)金

27、相滲層碳化物的形態(tài)及分布，殘留奧氏體數(shù)量，有無(wú)反常組織，芯部組織是否粗大及鐵素體是否超出技術(shù)要等，一般在顯微鏡下放大400倍觀察。按技術(shù)要求及標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。 2 2三、零部件的熱處理 滲碳件常見(jiàn)缺陷及防止措施：缺陷形式形成原因及防止措施返修方法表面粗大塊狀或網(wǎng)狀碳化物原因：滲碳劑活性太高或滲碳保溫時(shí)間過(guò)長(zhǎng)。措施：降低滲劑活性，當(dāng)滲層要求較深時(shí)，保溫后期適當(dāng)降低滲劑活性。1 降低碳勢(shì)氣氛下延長(zhǎng)保溫時(shí)間，重新淬火；2 高溫加熱擴(kuò)散后淬火。表層大量殘留奧氏體原因：淬火溫度過(guò)高，奧氏體中碳及合金元素含量較高。措施：降低滲劑活性，降低直接淬火或重新加熱淬火的溫度。1 冷處理；2 高溫回火后，重新加熱淬火；3

28、 采用合金的加熱溫度，重新淬火。表面脫碳滲層后期滲劑活性過(guò)分降低，氣體滲碳爐漏氣，液體滲碳時(shí)碳酸鹽含量過(guò)高，在冷卻罐中及淬火加熱時(shí)保護(hù)不當(dāng)，出爐時(shí)高溫狀態(tài)在空氣中停留時(shí)間過(guò)長(zhǎng)。1 在活性合適的介質(zhì)中補(bǔ)滲；2 噴丸處理（適用于脫碳層 0.02mm時(shí)）表面非馬氏體組織原因：滲碳介質(zhì)中的氧向鋼中擴(kuò)散，淬火后出現(xiàn)黑色網(wǎng)狀組織。措施：控制爐內(nèi)介質(zhì)成分，降低氧含量，提高淬火冷卻速度，合理選材。提高淬火溫度或適當(dāng)延長(zhǎng)淬火加熱保溫時(shí)間，使奧氏體均勻化，并采用較快淬火冷卻速度。反常組織當(dāng)鋼中含氧較高（沸騰鋼），固體滲碳時(shí)滲碳后冷卻速度過(guò)慢，在滲碳層中出現(xiàn)先共析滲碳體網(wǎng)的周?chē)需F素體層，淬火后出現(xiàn)軟點(diǎn)。提高淬火溫

29、度或適當(dāng)延長(zhǎng)淬火加熱保溫時(shí)間，使奧氏體均勻化，并采用較快淬火冷卻速度。芯部鐵素體過(guò)多淬火溫度低，或重新加熱淬火保溫時(shí)間不夠。按正常工藝重新加熱。滲層深度不夠原因：爐溫低，滲層活性低，爐子漏氣或滲碳鹽浴成分不正常。措施：加強(qiáng)爐溫校驗(yàn)，及爐氣成分或鹽浴成分的監(jiān)控。補(bǔ)滲。三、零部件的熱處理 滲碳件常見(jiàn)缺陷及防止措施：缺陷形式形成原因及防止措施返修方法滲層硬度不均勻爐溫不均勻；爐氣循環(huán)不良；升溫時(shí)工件表面氧化；碳黑在工件表面沉積；工件表面本身存在氧化皮；固體滲碳時(shí)滲碳箱內(nèi)溫差大及催滲劑拌和不均勻。報(bào)廢或降級(jí)使用表面硬度低表面碳濃度低或表面脫碳；殘留奧氏體量過(guò)多，或表面形成托氏體。1 表面碳濃度低者采用

30、補(bǔ)滲；2、殘留奧氏過(guò)多者采用高溫回火或淬火后補(bǔ)一次冷處理。3 表面形成托氏體者可重新加熱淬火。表面腐蝕和氧化原因：滲劑或催滲劑在工件表面熔化，液體滲碳后工件表面粘有殘鹽、氧化皮、硼砂等重新加熱淬火引起腐蝕；工件高溫出爐不當(dāng)引起氧化；措施：仔細(xì)控制滲劑及鹽浴成分，對(duì)工件表面及時(shí)清理、清洗。報(bào)廢。開(kāi)裂滲碳后慢冷時(shí)組織轉(zhuǎn)變不均勻所至。報(bào)廢。三、零部件的熱處理3.2 熱處理的分類(lèi)： 3） 碳氮滲 碳氮共滲以滲碳為主，其性能和工藝方法等與滲碳基本相似，但由于氮原子的滲入，碳氮共滲有以下特點(diǎn)： 處理溫度低，可減少工件畸變量，降低能耗； 滲層有較好滲透性和耐回火性； 較高的疲勞強(qiáng)度和耐磨性能； 碳氮共滲初期

31、有較快的滲入速度，共滲層控制在0.20.75mm，表面含碳量大于0.6%，含氮量約0.10.4%。 碳氮共滲用材料和滲碳類(lèi)似，由于碳氮共滲溫度較低，滲層較薄，碳氮共滲用鋼的含碳量可高一些。在碳氮共滲層深度0.3mm以下的零件，鋼的含碳量可提高到0.5%，常采用40CrMo、40Cr、40CrNiMo、40CrMnMo等。 碳氮共滲除了與滲碳相似的質(zhì)量缺陷外，還存在粗大碳氮化合物、黑色組織的質(zhì)量缺陷。三、零部件的熱處理3.3 零件的熱處理結(jié)構(gòu)工藝性： 影響結(jié)構(gòu)的熱處理工藝性因素有：零件材料、幾何形狀和剛度、尺寸大小、表面狀態(tài)。 為了避免零件熱處理時(shí)發(fā)生過(guò)量變形、開(kāi)裂或硬度不足及軟點(diǎn)等，零件的幾何

32、形狀是關(guān)鍵。三、零部件的熱處理三、零部件的熱處理三、零部件的熱處理3.3 零件的熱處理結(jié)構(gòu)工藝性： 如果零件的結(jié)構(gòu)形狀已無(wú)改善余地，可改用淬透性較好的材料，用緩和的冷卻介質(zhì)淬火，可避免變形、開(kāi)裂。 零件的剛度差，加熱或冷卻時(shí)均會(huì)產(chǎn)生大的變形，可設(shè)計(jì)專(zhuān)用夾具來(lái)防止變形，如細(xì)長(zhǎng)桿件。 零件的表面狀態(tài)對(duì)熱處理工藝性的影響：表面粗糙度值越低，淬火冷卻時(shí)的氣膜不易附著冷卻均勻，可減小變形，表面的刀痕較深或部位不合適也可能導(dǎo)致開(kāi)裂。 在滿(mǎn)足零件使用性能的情況下，零件尺寸的合理選擇主要考慮淬透性和變形，最好不要超出臨界尺寸（可在手冊(cè)中查找）。三、零部件的熱處理3.4 齒輪的熱處理： 1）齒輪受力狀態(tài)及損壞特

33、征： 齒輪在傳遞動(dòng)力及改變速度的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，嚙合齒面之間既有滾動(dòng)又有滑動(dòng)，而且齒輪根部還受到脈動(dòng)或交變彎曲應(yīng)力的作用。齒輪所受應(yīng)力主要是摩擦力、接觸應(yīng)力、彎曲應(yīng)力。 2）齒輪常用材料及熱處理： 以摩托車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)中的常用鋼齒輪為例。三、零部件的熱處理序號(hào)齒輪類(lèi)型鋼材熱處理1主動(dòng)齒輪、變速器和差速器齒輪20CrMo滲碳20CrMnTi 滲碳2從動(dòng)齒輪FTG60Cu Mo-55 齒部高頻淬火3起動(dòng)齒輪20CrMo滲碳45、40Cr調(diào)質(zhì)+齒部高頻淬火4正時(shí)主動(dòng)鏈輪20CrMo滲碳40Cr調(diào)質(zhì)+齒部高頻淬火5正時(shí)從動(dòng)鏈輪20滲碳40Cr調(diào)質(zhì)+氮化6平衡軸主動(dòng)齒輪35CrMo調(diào)質(zhì)+氮化7平衡軸從動(dòng)齒輪4

34、0Cr調(diào)質(zhì)+氮化8機(jī)油泵主動(dòng)齒輪40Cr調(diào)質(zhì)+氮化20CrMo滲碳9里程表齒輪20CrMo滲碳 3三、零部件的熱處理3.4 齒輪的熱處理： 3）調(diào)質(zhì)齒輪檢測(cè)： 試樣檢測(cè)：化學(xué)成分，低倍組織，晶粒度，力學(xué)性能，顯微組織，脫碳層； 探傷：齒部裂紋，氣孔，縮孔，白點(diǎn)等。 4）滲碳及碳氮共滲齒輪檢測(cè)： 試樣檢測(cè)：原材料的成分、組織、硬度，滲層深度，表面碳濃度，表層顯微組織，心部硬度； 外觀質(zhì)量：表面氧化，裂紋及碰傷； 表面硬度：按圖樣規(guī)定，一般檢查HRC值。 四、發(fā)動(dòng)機(jī)典型零部件設(shè)計(jì) 我們所講的零部件設(shè)計(jì)，目的就是要對(duì)一個(gè)具體的零件繪制一張正確的圖紙，它包括使用正確的零件名稱(chēng)及代碼，正確反映零件的裝配

35、關(guān)系，正確選擇材料，合理設(shè)計(jì)零件結(jié)構(gòu)、尺寸標(biāo)注、尺寸精度、表面粗糙度、形位公差、熱處理要求及其它技術(shù)要求，圖幅大小、比例、布局合理等。為此，我們?cè)谠O(shè)計(jì)中要注意以下問(wèn)題： 首先分析了解我們要設(shè)計(jì)零件裝配部位的要求和功能要求，做到有的放矢； 善于參考學(xué)習(xí)和借鑒，參考公司已經(jīng)有的相同類(lèi)型的零件圖，并消化吸收，可以較快進(jìn)步 ； 善于思考，對(duì)于借鑒的產(chǎn)品圖，不要認(rèn)為那就完全正確，要理解后消化吸收，繪制完成一個(gè)零件圖，對(duì)校對(duì)、工藝、和標(biāo)準(zhǔn)檢查發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，最好弄懂為什么，查一下相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，總結(jié)經(jīng)驗(yàn) 。每設(shè)計(jì)一個(gè)零件，就弄明白一類(lèi)零件，這樣會(huì)進(jìn)步很快； 樹(shù)立好的學(xué)習(xí)和工作態(tài)度謙虛和勤奮，不論有多么豐富的知識(shí)的能

36、力，都要有小學(xué)生那樣的學(xué)習(xí)熱情，無(wú)論在工作中遇到什么，都要有第一天上班的工作熱情。 四、發(fā)動(dòng)機(jī)典型零部件設(shè)計(jì)4.1 氣缸頭、氣缸體的設(shè)計(jì)： 1）材料選擇： 我們?cè)谇懊嬉呀?jīng)講到，大部分氣缸頭采用重力鑄造、氣缸體采用低壓鑄造，氣缸頭材料采用GB/T1173-1995 標(biāo)準(zhǔn)中ZL105、ZL107 、ZL108 、ZL111等 材料，氣缸體采用GB/T1173-1995標(biāo)準(zhǔn)中ZL111、ZL112等材料。 2）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)： 考慮性能需求：缸經(jīng)，行程，燃燒室形狀和容積，凸輪室結(jié)構(gòu)和空間，冷卻結(jié)構(gòu)等； 考慮裝配需求：A、B栓位置，結(jié)合面的密封性等； 鑄造工藝性：模具制造、清砂、壁厚等。 3）繪制產(chǎn)品圖：視圖表達(dá)、尺寸標(biāo)注、尺寸精度、表面粗糙度、形位公差、熱處理要求及其它技術(shù)要求。 (見(jiàn)PDM產(chǎn)品圖中發(fā)動(dòng)機(jī)臥式機(jī)1P