为提高轴加工材料的性能稳定性,可采用多种加工工艺,这些工艺涵盖了从初始加工到后续处理的多个环节。以下是具体介绍:
锻造工艺
改善材料内部组织:通过锻造能使材料的晶粒细化,让内部组织更加致密均匀。例如对于一些碳钢或合金钢材料,经过锻造后,其原本可能存在的粗大晶粒被打碎,形成细小均匀的等轴晶粒,从而提高材料的强度、韧性和耐磨性等综合性能。
优化纤维组织分布:锻造过程中,材料内部的纤维组织会沿着锻造方向分布,使轴在受力方向上能更好地承受载荷,提高材料性能的方向性和稳定性。比如在制造承受较大扭矩的传动轴时,合理的锻造工艺可使纤维组织沿轴的圆周方向分布,增强轴的抗扭性能。
热处理工艺
淬火:能提高材料的硬度和强度。例如对于中碳钢或中碳合金钢制成的轴,淬火后可显著提高其表面硬度和芯部强度,使其在工作中更耐磨、更能承受载荷。但淬火过程中要严格控制加热速度、淬火温度和冷却速度等参数,以避免产生过大的内应力导致材料变形或开裂。
回火:通常与淬火配合使用,可消除淬火内应力,调整材料的硬度和韧性之间的平衡。根据不同的回火温度,可分为低温回火、中温回火和高温回火。如低温回火可在保持高硬度的同时降低内应力;中温回火可获得良好的弹性和一定的强度;高温回火则能使材料获得良好的综合力学性能。
正火:对于一些低碳钢或中碳钢材料,正火可以细化晶粒,改善材料的切削性能和组织结构,为后续加工和最终性能奠定基础。与退火相比,正火后的材料强度和硬度略有提高,韧性也能保持在较好的水平。
调质处理:即淬火后进行高温回火,能使材料获得良好的综合力学性能,适用于大多数对强度和韧性有较高要求的轴类零件。例如,汽车发动机的曲轴、机床的主轴等,经过调质处理后,既能承受较大的载荷,又具有一定的抗冲击能力。
表面处理工艺
表面淬火:包括感应加热表面淬火、火焰加热表面淬火等方法。可使轴的表面获得高硬度、高耐磨性,而芯部仍保持较好的韧性。例如在齿轮轴的加工中,通过表面淬火可提高齿轮齿面的硬度和耐磨性,减少齿面磨损和疲劳失效,同时保证轴芯部的韧性以承受弯曲和扭转载荷。
化学热处理:如渗碳、渗氮、碳氮共渗等。渗碳可提高低碳钢或低碳合金钢轴的表面硬度、耐磨性和疲劳强度;渗氮则能使轴表面形成硬度很高的氮化层,具有良好的耐磨性、抗腐蚀性和抗咬合性,适用于一些在腐蚀环境或高精度要求下工作的轴。
镀硬铬:在轴的表面镀上一层硬铬,可提高轴的表面硬度、光洁度和耐腐蚀性。例如在一些液压活塞杆的加工中,镀硬铬不仅能提高活塞杆的耐磨性,减少与缸筒之间的摩擦,还能防止活塞杆在液压油中的腐蚀,延长其使用寿命。
光整加工工艺
研磨:通过研磨工具和研磨剂对轴的表面进行微量切削,可获得极高的表面光洁度和尺寸精度,降低表面粗糙度值,提高轴的耐磨性、抗腐蚀性和配合精度。例如在一些精密仪器的传动轴加工中,研磨工艺可使轴的表面粗糙度达到 Ra0.01μm 甚至更低,保证轴的运转精度和稳定性。
珩磨:主要用于加工内孔表面,但对于一些有特殊要求的轴类零件的内孔,珩磨可以提高其圆柱度、尺寸精度和表面质量,改善表面的微观几何形状,使轴的内孔与其他配合件之间的配合更加紧密和稳定。
抛光:能进一步降低轴表面的粗糙度,使表面更加光亮,提高轴的外观质量和抗腐蚀性。对于一些在食品、医药等行业中使用的轴,抛光处理不仅能满足卫生要求,还能减少物料在轴表面的附着和堆积。