机床其他典型件热处理工艺设计优化方案

机床其他典型件，包括机床附件（如万能分度头主轴、蜗杆，心轴体，自定心卡盘卡爪、盘丝等）和离合器零件（如各种摩擦片、联结、花键套、磁轭、齿环等）等。下面，选择几种有代表性的零件阐述其热处理工艺设计。

1.自定心卡盘卡爪的热处理工艺设计

（1）所用材料 自定心卡盘卡爪如图9-8所示，其材料为45钢。

图9-8 自定心卡盘卡爪

（2）热处理技术要求

1）硬度：牙部12mm宽的硬度≥52HRC，两侧及牙根部为30～40HRC，其余为53～58HRC。

2）牙距总膨胀量≤0.25mm。

（3）卡爪制造工艺路线 从厚度为25mm的热轧45钢板下料→正火→机械加工全形，预留磨削加工0.5～0.8mm→整体淬火、回火→高频感应淬火→低温回火→发蓝→磨削达图样尺寸精度和形位公差要求→成品。

（4）卡爪的热处理工艺性分析

1）该卡爪的热处理技术要求比一般零件特殊，即在尺寸相对不大的范围内，要求多种硬度，如何满足其要求，给热处理带来一定难度。但仔细分析可以看出：牙部12mm宽的硬度与其余部分的硬度大致在同一硬度范围，可将牙部12mm宽的硬度确定在53～58HRC（原要求≥52HRC），这样可以通过整体淬火满足其余部分的硬度要求，然后通过高频感应淬火达到牙部的技术要求，利用牙部高频感应加热时热影响区的热量使牙根和两侧回火到30～40HRC。

2）由于45钢碳含量中等，淬火后其马氏体的体积比增量不大，故牙距总膨胀量≤0.25mm的要求，不难保证。

（5）卡爪的热处理工艺设计

1）正火：在RX3-30-9型箱式炉中，于840～860℃加热透烧后空气中冷却。

2）淬火：在彻底脱氧的RDM-20-8型盐浴炉中800～820℃加热10～12min后，在质量分数为5％～10％NaCl水溶液中冷却5～6s后转入油槽中继续冷却。

3）回火：在180～200℃的硝盐浴炉中，保温1.5～2h后空冷。

4）高频感应淬火：两件对放牙部向外，面向感应器的加热温度为860～900℃，保温11～13s后水冷。

5）回火：在180～200℃的硝盐浴炉中，保温1.5～2h后空冷。

（6）处理结果 硬度：牙部12mm宽处的硬度为55HRC，两侧及牙根部为38HRC，其余为58HRC。牙距总膨胀量0.2mm。

2.自定心卡盘盘丝的热处理工艺设计

（1）所用材料 图9-9所示为自定心卡盘盘丝，其材料为45钢。

（2）热处理技术要求

1）硬度：整体45～50HRC。

2）变形度：平面度公差≤0.20mm；内孔椭圆度公差≤0.15mm。(https://www.xing528.com)

（3）盘丝制造工艺路线 锻造→正火→机械加工（车削全形，预留磨削量0.3～0.5mm）→淬火→回火→发蓝处理→磨削上、下面及盘丝→成品。

（4）盘丝的热处理工艺性分析45钢整体淬火时，在水中冷却的变形和开裂敏感性较强，在油中冷却，其硬化效果较差。因此，需考虑合适的淬火冷却介质，例如冷却能力介于水与油之间的“三硝”水溶液或水玻璃氢氧化钠水溶液等。同时，相应的淬火加热温度应高些（如采用高温快速加热，更加有利）。

（5）盘丝的热处理工艺设计

1）正火：在RX3-30-9型箱式炉中840～860℃加热透烧后空气中冷却。

2）淬火：在彻底脱氧的RDM-20-8型盐浴炉中880～900℃加热5～7min后，在质量分数为45％水玻璃＋5％NaOH的水溶液中冷却5～6s后转入油槽中继续冷却。

3）回火：在180～200℃的硝盐浴炉中，保温1.5～2h后空冷。

（6）处理结果 硬度为48～50HRC；平面度公差和内孔椭圆度公差均小于0.15mm。

3.电磁离合器摩擦片的热处理工艺设计

（1）所用材料 图9-10所示为离合器摩擦片，其材料为65Mn钢。

（2）热处理技术要求

1）硬度：整体44～48HRC。

2）变形度：平面度公差≤0.10mm；内孔椭圆度公差≤0.15mm。

图9-9 自定心卡盘盘丝

图9-10 离合器摩擦片

（3）摩擦片的热处理工艺性分析65Mn钢整体淬火时，在油中冷却的变形敏感性较强，因此，需考虑合适的预防变形措施。例如，单件生产时，可采用冷却能力介于水与油之间的“三硝”水溶液或水玻璃氢氧化钠水溶液淬火；小批量生产时可采用专用夹具在回火时加压定形；如果是大批量生产，最好采用专用淬火压床，效率高且质量好。

（4）摩擦片的热处理工艺设计

1）退火：在RX3-30-9型箱式炉中840～860℃加热透烧后随炉缓慢冷却。

2）淬火：在彻底脱氧的RDM-20-8型盐浴炉中于820～840℃加热1.5～2min后油中冷却。

3）回火：摩擦片装入夹具暂不夹紧（不松动即可），以防脆裂。在RJJ-24-6低温井式电阻炉中于340～360℃加热，保温1～1.5h后出炉，并立即将夹具加压夹紧空冷到室温。

（5）处理结果 硬度为45～47HRC；平面翘曲和内孔椭圆度均小于0.10mm。