淬火变形问题系列讲座——第一讲 分析和控制淬火变形的冷却速度带法（5）

七、几个相关问题分析 1．局部加热淬火工件的变形问题 一般工件只要求有限几个特定部位的变形程度不超差，而对其他部分的变形则不加计较。因此可以说，决定工件淬火变形大小的不是整个工件的所有部分的冷却情况，而是工件上的参与了淬火变形部位的冷却情况。为此，在本文的第二部分提出了“工件上参与淬火变形部位”这个概念。但是，面对一个实际的工件，要回答“哪些部位参与了淬火变形？哪些部位没有参与淬火变形？”却很不容易。由于这样的原因，在前面对整体淬火变形问题的讨论中，我们实际上认为整个工件都参与了淬火变形。但是，在感应局部加热淬火、火焰局部加热淬火以及激光局部加热淬火等热处理中，从加热到淬火冷却都不涉及整个工件。     

高频淬火工艺对轻型车制动槽淬火变形的影响

通过对轻型车制动器齿轮制动槽的高频淬火工艺研究,指出了减少该类工件淬火变形的有效方法,提高了工件淬火质量。对减少类似工件的淬火变形具有一定的借鉴作用。     

圆柱形工件淬火变形的反击校直

对于圆柱形工件的淬火变形,大多数采用“热点法”校直;反击校直仅仅用在薄片工件的淬火变形上。根据我们对许多圆柱形工件进行的试验证明:用反击法校直圆柱形工件的淬火变形,可     

工件的淬火变形机理及预防和矫直措施

淬火过程中的快速冷却在工件内部产生的内应力是导致淬火变形的根本原因。本文较详细探讨影响工件淬火变形的主要因素,提出了相应的预防和矫直措施。     

怎样防止轴類在火焰淬火时的变形

火焰淬火是在工件的表面加热,而且加热时间很急速,当热量还来不及传到工件的中心时,就被冷却水激冷了。因此,一般说来,用这种方法淬火,在工件内部所产生的淬火应力并不大,所以变形也很小。但根据我们在工作中的记录,如果工件的形状比较复杂,或者形状虽然很简单,但由于工件在淬火时的夹持方法不妥当,或工件曾经校直处理而没有消除校直应力,也同样会在淬火后产生很大的变形,使工件退修或报废。     

预变形淬火减小变形的热处理方法

我厂生产一批导套工件,材料为35CrMo,形状尺寸见图。技术要求为HRC36～42,热处理变形<0.30毫米。热处理工艺为预热—860℃加热保温—油淬 回火处理。按此常规工艺,工件淬火后弯曲变形大,一般为0.50～0.60毫米,最大的达到1毫米。由于工件长度短,直径较大,形状较复杂,淬火变形后,较难校直。因此解决淬火后的弯曲变形是关键问题。我们分析和试验了工件的变形规律。由于工件上有一条纵向     

机械加工残留应力对淬火变形的影响及补救

钢件在热处理淬火中产生的变形与开裂原因是比较复杂的,由于机械加工应力增大了热处理淬火变形,而使工件尺寸超差产生废品的情况时有发生。但对于几何形状不对称而易产生翘曲变形的工件(模具),也可以利用机械加工残留应力的影响来控制和减小淬火时的变形。     

冷却介质与淬火变形

初涉热处理工艺的人容易产生这样的认识：淬火介质的冷却速度越快，工件的淬火变形就越大。事实上，淬火介质的选择问题不这么简单。淬火变形超差成为问题，一定是在工件不淬裂且淬火硬度和淬硬层深度都能满足要求的前提下提出来的。因此，任何在特定条件下淬火的一种工件，都有最适合它的淬火介质的冷却速度范围。过快的冷却速度会引起淬火开裂和超差的淬火变形；而过慢的冷却速度不仅不能把工件淬硬，引起的淬火变形问题往往更加严重。一般说，油性介质的冷却速度较慢，而水性介质的冷却速度则可能很快。     

怎样防止轴类在火焰淬火时的变形

火焰淬火是在工件的表面加热,而且加热时间很急速,当热量还来不及传到工件的中心时,就被冷却水激冷了。因此,一般说来,用这种方法淬火,在工件内部所产生的淬火应力并不大,所以变形也很小。但根据我们在工作中的记录,如果工件的形状比较复杂,或者形状虽然很简单,但由于工件在淬火时的夹持方法不妥当,或工件曾经校直处理而没有消除校直应力,也同样会在淬火后产生很大的变形,使工件退修或报废。当轴类工件进行火焰表面淬火的时候,虽然只是局部的表面加     

薄板件淬火夹具

簿板形工件热处理淬火时不易操作,碎火后极易变形,须增加校直及去应力回火工序,这既延长了生产周期,又增加了电能消耗。为了提高薄板形工件的质量,提高热处理工作效率,我们对图1所示的厚度为2mm的工件进行了普通加热淬火。淬火后,工件的变形率由原来的百分之百降至百分之一,淬火后不再需要校直工     

矩形镶钢导轨感应淬火

概述了镶钢导轨几种热处理工艺方法的利弊,分析了导致机床镶钢导轨感应淬火变形大的主要原因。采用增加辅助淬硬区和调整淬硬层深度的方法,使工件淬火后内应力分布平衡,达到了淬硬和控制变形的目的。     

汽车齿轮锻造毛坯预热处理工艺的改进

介绍了低碳合金渗碳钢齿坯预热处理工艺的现状 ,讨论了钢件的正火组织和硬度对切削加工性能及渗碳淬火变形的影响 ,提出应推广应用等温正火技术以改进齿坯预热处理质量。     

热旋轧工艺对30Mn2结构钢组织与力学性能的影响

某型工件所用材料为30Mn2,采用工频加热—热旋轧—淬火—回火热加工工艺,为改进工件的质量,研究了工频加热温度和时间、热旋扎变形量对毛坯工件组织和力学性能的影响,结果表明:毛坯工件工频加热到1230℃后再持续加热时可导致过热或过烧;热旋轧变形量越大越有利于对魏氏组织进行矫正及提高工件的综合力学性能;非金属夹杂物的形态和类型也对热旋扎工件的抗过热、过烧能力有重要影响.     

精密滚珠丝杠热处理应力的分析与研究

在热处理过程中,往往由于原材料内部缺陷、工件表面与心部产生的温差以及组织比体积的变化等原因使滚珠丝杠产生热处理应力。热处理应力一般分为3种类型,即结构应力、热应力和相变应力,其中相变应力对滚珠丝杠的危害是最大的。工件中的热处理应力基本上不是单一类型存在的,往往是几种类型的代数组合。文中分析了过大的热处理应力对滚珠丝杠尺寸稳定性习铂精度的危害。以避免滚珠丝杠产生淬火裂纹、工件变形和疲劳失效。研究了预防和消除滚珠丝杠热处理应力的有效措施。     

A cutting sequence optimization algorithm to reduce the workpiece deformation in thin-wall machining

A thin-wall part of lower stiffness can be subject to significant deformation during its cutting process. This study proposes a cutting process optimization algorithm to reduce the workpiece deformation. First, the volume to be removed is divided into a set of blocks. The proposed algorithm starts from the finished workpiece shape, with all the blocks removed. The objective of the proposed algorithm is to find a sequence of adding the blocks, such that the workpiece deformation is always smaller than the given threshold value when the cutting forces is imposed at each step. The workpiece deformation at each step is simulated by using the FEM (finite element method) simulation. By inverting the sequence of adding the blocks, the optimized sequence to remove the blocks can be obtained. Additionally, the block size can be modified to reduce the axial depth of cut to further reduce the workpiece deformation, or to increase the radial depth of cut to enhance the efficiency. Experiments are conducted to confirm the effectiveness of the algorithm to reduce the maximum workpiece deformation during the entire cutting process.     

虚拟加工过程薄壁工件铣削变形模型研究

在薄壁工件的切削加工中,工件的受力变形是影响加工过程的一个主要因素,文中针对薄壁工件侧面的立铣加工,建立了不同复杂度的切削过程模型,以仿真工件薄壁在加工中受到切削力发生的变形,虚拟实现受到工件变形影响下的切削过程。通过仿真创成的工件表面形貌与实际切成的工件表面的比较,对文中各模型进行了验证。     

对金属棒形工件淬火残余应力函数的研究

随着断裂力学的发展，研究人员越来越关注材料的残余应力的研究。本文以金属圆柱体为研究对象，通过建立数学模型，来求解热传导方程，并以试验数据为边界条件得出工件温度分布函数。进而推算出由热应力引起的金属棒形工件淬火残余应力函数。     

基于FANUC 31i的主轴热变形补偿方法

主轴高速旋转时,主轴轴承内外环高速摩擦产生大量热量,这些热量使主轴轴向和空间姿态发生变化,产生热伸长、热倾斜和热漂移等形变,这些形变又引起刀具与工件相对位置发生变化,导致工件加工精度变差。采用五点测量法对这些形变量进行测量,生成主轴温升与热变形的误差曲线,再根据误差曲线编制数控系统可执行的C语言热补偿程序或PMC热补偿程序,数控系统根据温差变化自动更新外部机械原点偏移量,纠正刀具与工件的相对位置偏差,可有效减小主轴热变形引起的误差,提高工件加工精度。     

Machining fixture layout design using ant colony algorithm based continuous optimization method

In any machining fixture, the workpiece elastic deformation caused during machining influences the dimensional and form errors of the workpiece. Placing each locator and clamp in an optimal place can minimize the elastic deformation of the workpiece, which in turn minimizes the dimensional and form errors of the workpiece. Design of fixture configuration (layout) is a procedure to establish the workpiece–fixture contact through optimal positioning of clamping and locating elements. In this paper, an ant colony algorithm (ACA) based discrete and continuous optimization methods are applied for optimizing the machining fixture layout so that the workpiece elastic deformation is minimized. The finite element method (FEM) is used for determining the dynamic response of the workpiece caused due to machining and clamping forces. The dynamic response of the workpiece is simulated for all ACA runs. This paper proves that the ACA-based continuous fixture layout optimization method exhibits the better results than that of ACA-based discrete fixture layout optimization method.     

薄壁弧形件装夹布局有限元优化

关于航空结构件加工变形控制的研究是高效数控加工研究的一部分。薄壁弧形零件加工中的弹性变形对加工质量影响很大,而装夹布局影响切削变形的大小和分布。以减少加工中工件最大弹性变形为目标,建立了弧形件铣削加工装夹布局的优化模型,采用商业有限元软件的设计优化模块进行计算。在对计算结果进一步分析的基础上,提出了最终的装夹布局方案,采用该方案可以得到整个加工过程中更低的变形量,变形分布更均匀,为采取相应数控补偿措施提供条件。优化方案和实际加工方案结果基本一致。所提出方法可推广至其他类型工件夹具布局优化设计。