搅拌轴热处理变形的控制

搅拌轴热处理变形的控制

作者：苟选祥

来源：《科技创新与应用》2013年第21期

摘要：反应罐中的搅拌轴具有自身特点，加工工艺也比较特殊，对此，文章根据搅拌轴的热处理问题，并且运用在生产加工，现已经取得良好加工效果。

关键词：搅拌轴；热处理；变形控制；加工

在生产加工过程中使用的长轴是指工件长度和直径的比值在20-25范围之上的轴类零部件，我们称之为细长轴。并且在切削力，重力以及顶紧力三个方向力的作用下，横放置的细长轴会出现弯曲现象。所以做好细长轴的精加工问题，在精确度方面打好坚实的基础，对于控制工艺加工中细长轴的受热变形有很大的帮助。反应罐的搅拌轴就是同样的原理，本文根据实际经验，工艺生产着手，对搅拌轴的热处理其弯曲变形的对应措施进行简要的分析。

1 控制在搅拌轴变形的措施

1.1 搅拌轴的工序尺寸的控制，以及余量的合理应用

搅拌轴的材质一般是2CR13或者是3CR13，由于搅拌轴作为反应罐的主要配件，机械运转对于其要求比较高，因此锻钢作为普遍选择的材料，正确合理的选择毛坯料会在很大程度上减少工艺中的粗加工的工作量。生产中的工序加工的余量是指在某一表面上的工序操作对金属所进行切割的金属层的厚度。工序加工的余量是前道工序和后道工序的差额数，前道工序的尺寸如果偏大，就会引起后道工序的余量超出，切削力也就会增大，此时的工件就会产生弯曲；但是前道工序的尺寸过小，就会引起后道工序就会有生产缺陷和误差。对此，各个工序的日常监管工作显得尤为重要，对工序的尺寸监督要谨慎严格，避免细长轴的弯曲。

1.2 搅拌轴的传统工艺和热处理

搅拌轴的硬度应该控制在850之内，渗透度的深度应该大于0.50mm，其脆性级别指数应该在1-2级范围内，这是搅拌轴在热处理的氮化工艺要求，并且格外规定搅拌轴的全长的变形量应该控制在0.05mm范围内。

我国在搅拌轴的初期应用上，按照传统的加工制造方式和流程有着独自的工艺线路以及热处理的方法。工艺线路是：锻坯，退火，调质，粗车，稳定回火，精车等直至精磨后成为成品工艺产品。传统的热处理采用的二段氮化的工艺方法，氮化后按照标准进行工艺检验，有以下的检验结果：

第一，维式的表面硬度为HV150g-945，离表面的距离是0.05mm，硬度是HV150g-910，离表面相距0.60mm处的硬度为HV150g-348。

第二，脆性级别的测定一般用维式的负荷硬度来表示，规定为HV5000g，这时的脆性级别是2级。

第三，搅拌轴的全场测量，其中变形量的变化范围是3到4mm。搅拌轴的氮化后一般会产生严重的变形，究其原因主要就是在加工工艺过程当中，工序的安排采用的是传统的方法，这样的工艺流程是不合理的，热处理的工艺需要现代化的改进。

1.3 搅拌轴的工艺流程和热处理

在搅拌轴的工艺流程和热处理方面，根据现代化的生产需求，相应的做了些改变，制定的新工艺方案以及热处理的工艺措施。

第一，生产工序。稳定回火以及加工建槽之后的配制是工序中新增的步骤，并且在此基础之上，对氮化处理方面做了调整，将传统的氮化炉的炉冷调整到150摄氏度后再出炉，更改成为现在的炉冷调整到室温后再出炉。

第二，改进之后的工序步骤如下：锻坯，退火，调质，粗车，稳定回火，半精车等。改进之后的热处理的工艺检验结果：维式的表面硬度为HV150g-981，相距表面0.05mm的位置，硬度是HV150g-938，在离表面是0.60mm处的硬度是HV150g-346，整个维式的表面硬度的平均值是HV150g-292；脆性级别的测定使用维式负荷的硬度来计算的，表示为HV5000g，其脆性级别是1级；搅拌轴的全长长度的变量范围是0.02到0.03mm之间。

2 控制搅拌轴变形的热处理的具体措施

2.1 热处理的现场检测

2.1.1 淬火的硬度一般控制在HB335～342的变化范围内，按照技术这样是不合格的产品工艺；回火的硬度控制在HB253～262内，对其调整硬度是合格的；当变形量的变化范围在

5.6～7mm内，搅拌轴的每根轴需要校正性的检测。

2.1.2 找正。将搅拌轴的轴装卡用在工装上时需要用顶尖将轴的两端中心口顶住，并且旋转轴部分使用千分表检测出变形的最高点，最后使用粉笔将旋转轴做上标记再回火。

2.1.3 人工校正。搅拌轴回火之后，将轴的两端使用V型的铁垫支起，热校正是使用自制的压力机将变形的最高点加以修正，其中劳动强度最大的并且很容易发生断裂现象的直接使用回火技术。

2.2 搅拌轴的人处理控制变形措施

2.2.1 热处理的原理以及搅拌轴的材质相同，但是有效淬火面不同导致工件的冷却速度也会不同，因此在热处理过程中硬度掌握也很重要，直径越小的搅拌轴的工件淬火的硬度会越

高，淬火的硬度层的厚度也会越深，相反直径越大的搅拌轴工件的淬火硬度越低，淬火的硬度层的深度就会越浅。

2.2.2 搅拌轴的各个零部件在变形热处理过程中的变形量是不同的，其中，主动轴的变形量需要减少温差着手，采用低温的装炉，温度控制在600摄氏度左右，将主动轴加以预热，并且调整其燃气阀门的升温速度，温度控制在150～180℃/h之间，油冷至120～180℃出油空冷。这些措施的目的都是为了减少搅拌轴的表面和内部的温差，从而减小了组织应力以及热应力，这样才能有效的控制变量。

2.2.3 热处理的二次回火为基础，将组织调整后，与应力彻底的消除，以此保障渗入氮时，搅拌轴的稳定性。

3 结束语

38CrMoAl的搅拌轴的氮化处理的过程当中，并且在生产加工中总结和积累经验，及时的调整加工工艺，制定出合理的规程，针对不同的工艺实施严格的监控管理制度。在生产上将氮化工艺的处理控制在合理的变化范围内，并跟进国际技术的步伐。此外，在现代化的技术手段中，淬火工艺的项目应用将会用到工件的热处理中，对控制工件的变形也有很好的发展前景，还需要认真的研究。

参考文献

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[2]蔡正德.搅拌轴热处理变形的控制[J].化工机械，2008（06-25）.

[3]谢守明.运用淬火预热有效控制主动轴热处理变形[J].科技创业家，2012（07-16）.