Технология обработки поковок валов

2024-08-14 15:40:46

Детали вала являются распространенным типом компонента в машинах. Он в основном играет роль опорных компонентов трансмиссии и передачи крутящего момента. Вал является вращающейся частью тела, в основном состоящей из внутренних и внешних цилиндрических поверхностей, внутренних и внешних конических поверхностей, резьбы, шлицев и поперечных отверстий. Детали вала можно разделить на оптическую ось, полый вал, полуось, ступенчатый вал, вал цветочной цепи, поперечный вал, эксцентриковый вал, коленчатый вал и распределительный вал в соответствии с их различными структурами.

Основные технические требования к поковкам валов.

Точность размеров и геометрическая точность, шейка вала является важной поверхностью компонентов вала, и ее качество напрямую влияет на точность вращения вала во время эксплуатации. Точность диаметра шейки обычно составляет 1T6 в соответствии с требованиями использования, иногда до 1T5. Точность геометрической формы (круглость, цилиндричность) шейки должна быть ограничена допуском диаметра. Оси с высокими требованиями к точности должны быть специально обозначены допусками формы на чертеже.

ковка

Обычно предъявляются высокие требования к точности позиционирования, соосности сопряженной шейки (шеек для сборки деталей трансмиссии) относительно опорной шейки (шеек для сборки подшипников), перпендикулярности шейки и опорного торца. Радиальное биение сопряженной шейки относительно опорной шейки для обычных конических валов обычно составляет 0,01-0,03 мм, а для прецизионных валов - 0,001-0,005 мм. Круговое биение торца - 0,005-0,01 мм.

Шероховатость поверхности требуется для всех обработанных поверхностей компонентов вала. Как правило, минимальное требуемое значение шероховатости поверхности для опорной шейки составляет R α 0,63-0,16, за которым следует значение шероховатости поверхности для сопряженной шейки, которое составляет R α 2,5-0,63. На рисунке представлена принципиальная схема шпинделя токарного станка, указывающая основные технические требования.

Материалы, заготовки и термообработка деталей вала.

Материалом для деталей вала обычно служит сталь 45. Для валов со средней головкой и высокой скоростью вращения можно использовать легированную конструкционную сталь, такую как 40Cr; Для высокоточных валов можно выбрать подшипниковую сталь GCrl5 и пружинную сталь 65Mn; Для валов сложной формы можно использовать ковкий чугун; Для валов, работающих в условиях высокой скорости и нагрузки, следует выбирать низкоуглеродистые легированные стали, такие как нитридная сталь 20CrMnTi, 20Mn2B, 20Cr или 38CrMoAl.

The blanks for shaft parts, the most commonly used blanks for shaft parts are round bar materials and ковкаs: some large shafts or shafts with complex structures use castings. After heating and ковка the blank, the internal fiber structure of the metal can be uniformly distributed along the surface. Thus obtaining higher tensile, bending, and torsional strength. Therefore, it is generally preferred to use forged shafts instead of the required ones. According to the size of the production batch, the ковка method of the blank is divided into two types: free ковка and die ковка.

The heat treatment of shaft components is not only related to the type of steel selected, but also to the heat treatment used. Before processing, ковка blanks need to be subjected to normalizing or annealing treatment (including carbon steel and alloy steel with a carbon content greater than Wc=0.7%) to refine the internal grain size of the steel and eliminate ковка stress. Reduce material hardness and improve cutting performance.

ковка

In order to obtain better comprehensive mechanical properties, shaft ковкаs often require quenching and tempering treatment. When the blank allowance is large, quenching and tempering should be arranged after rough turning and before semi rough turning to eliminate the residual stress generated during rough turning; When the blank margin is small, quenching and tempering can be arranged before rough machining. Surface quenching is generally arranged before precision machining, which can correct the high deformation caused by quenching. For shafts with high precision requirements, low-temperature aging treatment (long-term low-temperature aging in 160 ℃ oil) is also required after local quenching or rough grinding to ensure dimensional stability.

Для нитридной стали (например, 38GrMoAl) перед азотированием необходимо провести закалку и низкотемпературное старение. Требования к качеству закалки и отпуска также очень строгие. Требуется не только, чтобы структура мартенсита была равномерно измельчена после закалки и отпуска, но и чтобы массовая доля ферритного углерода в слое 8-10 мм от поверхности не превышала Wc=5%, в противном случае это вызовет нитридную хрупкость и повлияет на ее качество.