转向节内孔椭圆解决方案

zpc64

摘  要：转向节机构不对称，导致机加工后内径尺寸椭圆变差大；通过退火处理，消除毛坯铸造应力，达到工件综合性能及尺寸要求。
% h6 W; m) N, I. H8 l/ W9 y关键词：转向节内孔椭圆 解决   
6 W* Q6 N; L4 q* H+ k7 z    1 问题描述
    转向节材料：QT450-10，表面喷丸强化处理。现加工工艺为：镗φ82-0.078mm内孔，再以内孔定位，套车外径。问题点：镗孔完成后，内孔尺寸合格，椭圆0.01mm，套车后测量内孔尺寸，椭圆0.03-0.045mm。为便于查找变差点和数据分析，在内孔的内外侧和垂直方向上分为4个部位，对称方向上的8点作为测量内径的测量点，分别为A、B、C、D。
    抽取5套（左右各5件），使用测量工具：内径千分表，精度：0.001。尺寸见表1。
- T' Q. `0 u2 c7 t) {9 B2 D# y! J         左件  
    序号    A        B        C        D    椭圆度
8 {8 w8 j( q* T* x     1   81.913   81.883   81.915   81.913  0.032
. E* j5 H2 z9 i' q/ m     2   81.923   81.887   81.926   81.923  0.039
     3   81.914   81.88    81.917   81.915  0.037
; h3 o: f+ |1 @/ h     4   81.914   81.883   81.914   81.905  0.031
     5   81.916   81.881   81.92    81.926  0.045
     左件椭圆均值：0.0368
; w4 Q" h7 G1 c$ ~& |# E) ]4 g$ k         右件
3 c+ K& {1 o: F$ J/ @7 G2 h: _' x    序号      A       B        C        D      椭圆度
2 y: ]! n4 n- f  H: ]' v/ R, G1 {$ X: o     1     81.897   81.877   81.91    81.895   0.033
$ S! q( l0 S- y+ t     2     81.914   81.885   81.916   81.912   0.031
0 j0 v/ E) A. L6 A" c3 r: q, s     3     81.919   81.884   81.925   81.924   0.041
     4     81.915   81.886   81.916   81.914   0.03
( k3 R+ l7 s( m( T& ~& D     5     81.921   81.885   81.927   81.917   0.042
     右件椭圆均值0.0354
    通过表1数据显示，尺寸主要变差点在B部位，且左右件变差部位一致。
' E0 d7 p  V7 g( S    2 原因分析
    2.1 化学成分及金相分析：检测工件化学成分：C：3.8%，Si：2.6%，Mn：0.28%，P：0.03%，S：0.03%，Mg：0.03%化学成分符合产品标准。金相分析：基体组织：铁素体，珠光体≤25%，符合产品要求。浸蚀方法：4%硝酸酒精溶液。
    2.2 结构分析：铸造结构工艺性分析，Y—Y方向结构不对称；单边加工量4.5-5.5mm，加工量大。
    根据以上现状分析，由于铸件结构不对称，铸造过程中，各部分的冷却速度不同，在同一时期内铸件各部分的收缩不一致。但铸件各部分彼此相连，互相制约，不能自由收缩，因而产生热应力。经切削加工后，应力释放，是造成内孔椭圆变差的主要原因。为解决椭圆大的问题，通过热处理方式，对铸造毛坯进行退火处理，成功解决了这个问题。
% S! K" e9 F) S8 Z% [4 G    3 热处理工艺
    将工件随炉缓慢加热到Ac1以下的温度，约600±10℃，经4-6小时保温，随炉缓慢冷却至250-300℃出炉空冷。
! ]4 S0 L* _- a$ l5 b- }    4 试验结果
' p0 b% T3 e  d* I( Y! H2 ^    4.1 对退火后的工件进行机加工：镗孔、套车外圆后，检测内孔尺寸，见表2。
        左件
    序号      A        B        C       D      椭圆度
     1     81.902   81.91    81.907   81.9     0.01
0 t( R5 R$ o5 q( D( p     2     81.908   81.918   81.913   81.915   0.01
$ z) N% r8 P, n7 G4 F3 B     3     81.908   81.918   81.91    81.921   0.013
( H& U. \* K$ m, f1 D( U1 C  W     4     81.912   81.925   81.913   81.933   0.021
     5     81.9     81.91    81.907   81.922   0.022
. _# A3 X* w( \     6     81.892   81.9     81.9     81.922   0.03
     7     81.9     81.9     81.903   81.917   0.017
1 C) z6 G0 A  c% v2 P+ m( v2 U0 Z     8     81.891   81.89    81.895   81.898   0.008
' y2 h+ W+ B& U+ p4 L2 F* J     9     81.907   81.902   81.9     81.92    0.02
# v# P0 i6 L$ Y% O6 s' O+ C     10    81.897   81.902   81.891   81.913   0.016
        右件
    序号     A         B        C       D      椭圆度
     1     81.908   81.908   81.905   81.925   0.02
     2     81.908   81.913   81.91    81.922   0.014
     3     81.907   81.917   81.91    81.925   0.018
     4     81.912   81.918   81.915   81.931   0.019
     5     81.899   81.908   81.902   81.916   0.017
# H5 a" i6 H, s* W     6     81.89    81.9     81.892   81.912   0.013
( P, W" E" C6 B& K6 r$ G4 x     7     81.895   81.908   81.897   81.914   0.019
6 A7 N$ e: M2 @     8     81.887   81.895   81.888   81.908   0.021
     9     81.902   81.903   81.905   81.91    0.008
; j1 j$ Y+ s+ J# u0 n7 b     10    81.89    81.889   81.893   81.894   0.005
! J4 i/ Z  E- c- I% _# T     右件椭圆均值：0.0154
4 }+ b7 @5 {1 ^6 l3 ]" B     左件椭圆均值：0.0167数据表明，工件通过退火处理，椭圆明显减小。
    4.2 金相分析：对退火后的转向节进行金相分析，基体组织：铁素体，珠光体≤25%，符合产品要求。
) j% g8 s* n/ U7 M& ^" E( Z     浸蚀方法：4%硝酸酒精溶液。
8 i3 q' e! X! Z5 G* m. e% \     5 结论
. A( a. n+ S3 |; X     生产实践证明，球墨铸铁转向节经退火处理后再进行机械加工，有效的控制了工件的加工应力，椭圆明显减小，且基体组织合格，保证了产品品质。