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Facteurs d'influence de la déformation des pièces d'engrenage et du processus de traitement thermique

Résumé : Cet article analyse les divers facteurs d'influence de la déformation par traitement thermique des engrenages et souligne que la déformation par traitement thermique des pièces d'engrenage est principalement affectée par de nombreux facteurs tels que la structure de la pièce, le matériau, le forgeage, l'usinage, la technologie de traitement thermique et l'équipement.

Une brève introduction au traitement thermique de carburation

L'arbre et est couramment utilisé dans les engrenages automobiles après le forgeage, la normalisation, l'usinage, la carburation et le traitement thermique de trempe et de revenu, jouez pour une dureté élevée de la couche cémentée et le noyau de l'organisation, a de bonnes propriétés mécaniques complètes de ces organisations, ainsi que la contrainte résiduelle après trempe sur la propriété mécanique de l'arbre et de l'engrenage a un rôle déterminant. À l'heure actuelle, le traitement thermique de carburation est largement utilisé dans notre société et il s'agit également d'un processus de traitement thermique relativement mature. Le but de la carburation est d'obtenir une couche de surface à haute teneur en carbone, ainsi qu'un noyau à faible teneur en carbone, afin d'assurer la plasticité et la ténacité élevées du noyau, une dureté de surface élevée, d'améliorer la dureté, la résistance à l'usure et la résistance à la fatigue de la pièce.

Analyse de la déformation du traitement thermique

1. Facteurs influençant la déformation du traitement thermique

Parallèlement au traitement thermique, la forme et la taille des pièces doivent être modifiées, ce qui résulte de l'action conjointe de la contrainte tissulaire, de la contrainte thermique et de la gravité. La contrainte structurelle et la contrainte thermique sont toutes deux des contraintes de traitement thermique, et la contrainte structurelle fait référence à la contrainte causée par les différentes transformations des différentes pièces au cours du traitement thermique en raison du refroidissement différent de chaque pièce. La contrainte thermique est la contrainte causée par l'expansion inégale de la chaleur et la contraction du froid causées par la différence de température de chaque partie de la pièce. Lors de la trempe, il existe principalement deux types de déformation des pièces : la déformation de forme géométrique, principalement la déformation de taille et de forme, causée par la contrainte de trempe ; La déformation du volume est principalement l'expansion ou la réduction du volume de la pièce en proportion, qui est causée par le changement de volume spécifique pendant la transition de phase.

Il existe de nombreux facteurs affectant le processus de trempe de déformation par traitement thermique des pièces. La déformation potentielle des contraintes des pièces et la contrainte potentielle de déformation s'accumulent dans l'ensemble du processus de traitement des pièces. processus de la température de forgeage, vitesse de refroidissement après forgeage, processus d'usinage de la vitesse d'alimentation, vitesse de coupe, quantité d'alimentation, mode de serrage, dans le processus de traitement thermique, vitesse de chauffage, vitesse de refroidissement, température de chauffage et autres facteurs. Le processus de traitement thermique est le processus final, et tous les processus en amont enfouiront les graines pour la déformation des pièces par traitement thermique. Par conséquent, l'étude de la déformation par traitement thermique ne peut pas uniquement étudier le processus de traitement thermique lui-même, mais doit se concentrer sur la structure des pièces, les matériaux et toutes les procédures de traitement des pièces.

2. Processus de recuit

Les processus dans lesquels les métaux hors d'équilibre sont chauffés à une température plus élevée, maintenus pendant une certaine période de temps, puis refroidis lentement pour produire un tissu proche de l'équilibre sont collectivement appelés recuit. Le but du recuit est d'uniformiser la composition chimique, d'améliorer les propriétés mécaniques et les propriétés de traitement, d'éliminer ou de réduire les contraintes internes et de fournir une structure interne appropriée pour le traitement thermique final des pièces.

3. Processus de trempe complet

L'acier sous-eutectoïde ou ses composants sont chauffés à une température supérieure à Ac3 puis refroidis à une vitesse de refroidissement supérieure à la vitesse de refroidissement critique pour obtenir une structure martensitique. Le traitement thermique pour améliorer la résistance, la dureté et la résistance à l'usure est appelé trempe complète.

Exemple de test de déformation de traitement thermique en trois parties

Notre société produit une sorte de pièces d'engrenage. Le processus technologique de cette pièce est le découpage → le forgeage → la normalisation → le meulage → le taillage → l'insertion de cannelures → le rasage → la carburation → la trempe → le revenu → le grenaillage → le meulage des bords → la face d'extrémité et le trou intérieur de la voiture. Le matériau est 8620RH, les exigences de la technologie de traitement thermique sont les suivantes : profondeur de couche de trempe 0.84 ~ 1.34 mm, dureté de surface 58 ~ 63HRC, dureté à cœur 30 ~ 45HRC, structure métallographique conforme à la norme TES-003.

La production de pièces est plus grande, la corde est une préparation de type mis, le grand (219.2 ~ 219.45 mm) de diamètre, l'épaisseur de paroi est mince (27.05 mm) et la structure n'est pas complètement symétrique, à savoir le côté courbé du trou de petit diamètre, et Mis à part la face de la cannelure interne de grand diamètre, conduire aux deux parties de la structure de la face d'extrémité A et B (extrémité), les caractéristiques de la tendance de la déformation thermique sont incohérentes.

À la fin de 2016, l'erreur de faux-rond de la face de courbure (valeur de faux-rond de la face arrière chaude ≤ 0.06 mm est requise par le processus) du produit fini après un traitement thermique soudain, entraînant ainsi l'erreur de faux-rond de la forme du tambour et de la dent Angle de direction. Pour les pièces restantes de ce lot qui ont été forgées et traitées par la machine à front chaud, le processus de test et de réglage temporaire est effectué dans le processus de traitement thermique pour contrôler au maximum la déformation thermique et réduire le taux d'échec. des pièces.

1. Technologie originale de traitement thermique des pièces

L'équipement de traitement thermique d'origine utilisé pour les pièces est le four continu à fond rotatif à anneau de la station AICHELIN42, ensemble pré-oxydation, carburation, trempe, nettoyage, revenu en un. La carburation utilise l'azote et le méthanol comme atmosphère de base, l'acétone comme agent d'enrichissement, selon la théorie de l'atmosphère azote-méthanol, le rapport d'alimentation est méthanol : azote = 1 L/h : 1.1 m3/h, instrument de valeur de la teneur en CO 20 % . Le processus de traitement thermique d'origine est le suivant : pré-oxydation → cémentation → trempe à l'huile → nettoyage et revenu.

2. Test temporaire, processus de réglage fin et analyse des résultats du processus de traitement thermique

(1) Ajouter le processus de recuit et l'analyse des résultats

Le recuit à haute température est adopté, le processus de recuit est réglé à 400℃ pendant 2h, refroidissement à l'air avec refroidissement du four à 350℃, puis cémentation et trempe. Les valeurs de fin de saut avant et après chauffage ont été mesurées un à un.

La déformation thermique moyenne du glissement final des pièces de cémentation recuites est de 0.033 mm, mais les données de test sont trop petites, elles sont donc uniquement à titre de référence.

(2) Ajuster les paramètres de mélange de trempe et l'analyse des résultats

La condition préalable au réglage fin des paramètres du processus de traitement thermique est de s'assurer que les pièces répondent aux exigences de la conception des indicateurs techniques de traitement thermique. Pour le processus de trempe général, l'état le plus idéal des pièces finies avec une transformation de phase de martensite de temps de réglage de vitesse de mélange rapide, et dans le prochain temps de réglage de vitesse d'agitation lente pour réduire la vitesse de refroidissement afin de réduire la déformation des cales de chaleur rétrécissement à froid, une telle capacité à assurer un traitement thermique complet des indicateurs techniques en même temps pour réduire la déformation thermique des pièces. Réduisez le temps d'agitation d'extinction rapide à 45 s et la vitesse d'agitation d'extinction lente à 700 tr/min, et ajustez l'agitation d'extinction.

Après ajustement de l'agitation, les résultats de mesure du saut final des pièces avant et après traitement thermique montrent que le saut final moyen de déformation à chaud des pièces après ajustement des paramètres de mélange de trempe est de 0.057 mm, ce qui est inférieur à la fin moyenne de déformation à chaud hop des pièces après avoir utilisé les paramètres de mélange de trempe d'origine. Cependant, la plupart de ses sauts d'arrière-plan chauds dépassent les exigences techniques, et l'écart type des sauts d'arrière-plan chauds est de 0.015.

(3) Ajouter un processus de recuit + ajuster les paramètres de mélange de trempe et l'analyse

Sur la base des deux types de test ci-dessus (augmentation après le processus de recuit moins de saut d'extrémité de déformation thermique (0.033) et ajustement des paramètres de mélange après le saut d'extrémité de trempe de déformation à chaud volume élevé (0.057), petit discret (0.015)), les deux méthodes utilisé dans les pièces de lot en même temps, les pièces avant le recuit, après avoir utilisé des paramètres de mélange ajustés pour la carburation et la trempe, observez les pièces de déformation thermique de saut latéral.

A. Utilisation d'un four de revenu à haute température pour le processus de recuit + paramètres de mélange de trempe : utilisation d'un four de revenu à haute température pour le processus de recuit, puis agitation avec ajustement des paramètres de trempe pour le processus de carburation et de trempe, avant et après les résultats de mesure du saut latéral du traitement thermique, comme indiqué dans La figure 5 montre que le saut arrière chaud est conforme aux exigences du processus, la quantité moyenne de saut d'extrémité de déformation thermique de 0.034 mm, l'écart type de saut arrière chaud de 0.018.

B. Le four annulaire est utilisé pour le processus de recuit + réglage des paramètres de trempe et d'agitation : compte tenu du problème de transport logistique, le processus de traitement thermique est encore optimisé, un processus de recuit est effectué dans la zone de pré-oxydation du four annulaire, selon aux exigences du processus de recuit, la carburation est effectuée dans le four principal après avoir maintenu la température à 400℃ pendant 2h, et les paramètres d'agitation sont ajustés en même temps. Les résultats de mesure du saut final avant et après le traitement thermique des pièces montrent que le saut thermique arrière est conforme aux exigences technologiques. La valeur moyenne du saut de fin de déformation thermique est de 0.036 mm et l'écart type du saut de retour thermique est de 0.017.

C.Pour plus de 4 types de processus de réglage fin avec le processus d'origine comparant avec les résultats et sa déformation thermique, connus uniquement dans le processus de trempe des paramètres de mélange, la valeur de saut arrière chaud est plus grande, est supérieure à l'augmentation dans les paramètres de mélange de recuit + trempe des types de processus, choisissez après les types de processus de correction de classe, en tenant compte de la faisabilité de la fabrication, le type de processus de recuit de la zone d'oxydation du four annulaire + ajustement des paramètres d'agitation est meilleur que celui du recuit du four de revenu à haute température + ajustement des paramètres d'agitation type de processus.

Adopter la technologie de remédiation optimisée: le recuit de la zone de pré-oxydation du four annulaire + réglage des paramètres d'agitation, la production des pièces restantes de ce lot, le taux de pièces défectueuses de 30% à 6% soudain, réduisant considérablement le taux défectueux, efficacement réduire la perte économique pour l'entreprise.

D.Conclusion

L'ajout du processus de recuit et l'ajustement des paramètres de trempe après la carburation et la trempe peuvent améliorer efficacement la déformation des pièces après le traitement thermique et fournir une technologie corrective réalisable pour des problèmes similaires plus tard. Mais la déformation du traitement thermique des pièces n'est pas seulement par le réglage du processus de traitement thermique peut être complètement résolu, avant que le traitement thermique de chaque processus n'ait un certain impact sur la déformation du traitement thermique final, la conformité du produit final nécessite que tous les processus coordonner, coopérer les uns avec les autres, pour trouver le processus approprié, afin d'améliorer le taux de pièces qualifiées, pour assurer la qualité du produit.

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