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連接軸是拖拉機離合器的重要零件，材料為40Cr鋼。工件長420mm，較大外徑40mm，外花鍵模數(shù)m=2mm，齒數(shù)=19，較大內(nèi)徑為27mm。工件加工工藝流程為：下料一粗加工一調(diào)質(zhì)一精加工一高頻感應加熱淬火-熱校正-回火-冷校正-去應力-磨外圓-檢驗-成品。熱處理技術(shù)要求為，調(diào)質(zhì)硬度25-30HRC，表面淬火硬度≥50HRC，淬硬層厚度0.8～1.2mm。生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)，40Cr鋼連接軸熱處理后，經(jīng)常出現(xiàn)塑性變形大和硬度不均勻缺陷，使離合器裝配困難，嚴重者造成工件失效，工件壽命低，平均使用壽命僅300h。
檢驗分析連接軸采用高頻加熱設備進行淬火后產(chǎn)生的缺陷發(fā)現(xiàn)，主要缺陷為以下兩方面：
(1)變形超差。連接軸壁厚薄厚不均，各部位加熱不均，使熱應力大小和分布不均勻，工件各區(qū)域熱脹冷縮不一致，淬火后出現(xiàn)∽形變形，變形值達1.5-2.0mm。
(2)硬度不均.工件高頻感應加熱淬火后兩端硬度低，約為35-38HRC，低于要求指標很多（要求硬度≥50HRC）；工件中間段硬度達到50HRC，符合要求。由于工件淬火后硬度明顯偏低，造成工件使用中發(fā)生塑性變形，嚴重者外花鍵表面出現(xiàn)畸變，嚙合面積明顯減少，離合器無法正常離合工作，造成工件早期失效。
綜上分析，認為工藝改進應從材料和熱處理工藝兩方面入手，提出工藝改進措施如下：
(1)工件材料改用20CrMnTi鋼，通過表層碳氮共滲和整體淬火強化，使工件硬度均勻。
(2)增加正火、噴丸工序。正火目的是穩(wěn)定組織和消除原材料的組織缺陷及應力等，并為共滲熱處理提供較好的預備組織。噴丸處理可使連接軸表面得到冷變形強化，提高工件使用壽命。改進后工件加工流程如下：下料-正火-粗加工-精加工-稀土碳氮共滲-淬火-校正-回火-噴丸-磨外圓-檢驗-成品。
(3)連接軸進行稀土碳氮共滲處理，共滲后直接淬火。碳氮共滲有效硬化層厚度為0.6mm土0.1mm，表面硬度≥50HRC，為獲得較合適冷卻效果和使工件變形微小，設計了專用淬火掛具。裝掛后工件垂直安放，工件加熱中可保證爐氣通暢對流，同時可防止因高溫加熱工件自重引起的變形。滲碳后整體淬火，隨后進行回火處理。
用上述工藝改進后，連接軸表面硬度均勻，兩端部位硬度由35-38HRC 提高到50-52HRC，接觸疲勞抗力大大提高，工件使用壽命提高到3000-5000h，是原工藝工件使用壽命的10-17 倍；另一方面，改進工藝采用的專用掛結(jié)構(gòu)簡便實用，效果良好，工件稀土碳氮共滲淬火后，其變形量<0.5mm，金相組織合格，滿足了技術(shù)要求和生產(chǎn)需要。
連接軸作為拖拉機上的重要零件，其質(zhì)量顯得至關(guān)重要。掌握連接軸產(chǎn)生的缺陷及其預防措施有助于我們生產(chǎn)出高質(zhì)量的連接軸。本文簡單的介紹了變形缺陷和硬度不均缺陷，希望您能把學到的東西應用到工作中去。
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