如何热处理工业用缝纫机零件？

工业用缝纫机的特点是运行转速高，工作环境较差，要求热处理后具有比家用缝纫机更好的耐磨性和更高的精度。

工业缝纫机的大部分零件采用优质合金结构钢，并采用较低温度的奥氏体氮碳共渗或铁素体氮碳共渗浅层处理，以减少热处理畸变。

工业缝纫机零件的材料选用见表18-296，表面硬化层深度的选用范围见表18-297，相应的热处理设备选用原则列于表18-298。

表18-296 工业用缝纫机零件的材料选用

表18-297 工业用缝纫机零件表面硬化层深度的选用范围

表18-298 工业用缝纫机零件热处理设备的选用原则

1.弧齿锥齿轮的热处理

弧齿锥齿轮是工业缝纫机的主要传动零件，传递的转矩虽不大，但要求在3000～12000r/min的高速运行中保持良好的稳定性和低噪声，热处理质量要求较高。锥齿轮的失效形式是齿端面的磨损和齿顶部的剥落。

（1）技术要求及使用材料 弧齿锥齿轮的用材应具有良好的可加工性，热处理后具有高耐磨性、疲劳强度和小的畸变。其常用材料、热处理方法及硬度要求见表18-299。

表18-299 弧齿锥齿轮常用材料、热处理方法及硬度要求

（2）锥齿轮的制造工艺路线 下料→粗车→正火（20CrMo）或调质（40Cr）→精加工→铣齿→碳氮共渗、淬火与回火（20CrMo）或氮碳共渗（40Cr）→研磨。

（3）坯料的预先热处理20CrMo钢机械加工要求硬度为156～214HBW，采用正火处理以改善可加工性；40Cr钢要求硬度为220～260HBW，采用调质处理以改善基体组织提高基体强度，调质温度为830～850℃，油淬，回火温度为1610～1630℃，水冷。

（4）最终热处理 弧齿锥齿轮的热处理工艺见表18-300。

表18-300 弧齿锥齿轮的热处理工艺

（5）质量检验和常见热处理缺陷及预防措施 检验部位：端面硬化层深的测定采用硬度法（氮碳共渗的零件采用金相法测定化合物层深和扩散层深度）。其热处理缺陷及预防措施见表18-301。

表18-301 弧齿锥齿轮热处理常见缺陷、原因及预防措施

2.包缝机主轴的热处理

如图18-95所示，高速包缝机主轴形状复杂，截面差异大，工作时以7000～15000r/min高速运转。除表面承受摩擦外，还承受扭转疲劳作用。主要失效形式是因磨损而失去精度和因应力作用而导致变形。

（1）选用材料及技术要求 一般来讲，主轴材料选用20Cr钢进行碳氮共渗或40Cr钢进行离子渗氮处理。主轴表面硬度要求60～65HRC。主轴三段的同轴度公差为φ0.01mm。

（2）制造工艺路线 毛坯→粗加工→正火或调质→精加工→热处理→校直→磨削（粗磨、精磨、研磨）。

（3）热处理工艺 包缝机主轴的预备热处理工艺见表18-302。

最终热处理工艺：20Cr钢主轴在840℃进行气体碳氮共渗后直接淬油，180℃回火2h；40Cr钢主轴进行离子渗氮。包缝机主轴最终热处理工艺如图18-96所示。

（4）常见热处理缺陷及预防方法 主轴碳氮共渗时常见缺陷、原因及预防方法见表18-303。

图18-95 包缝机主轴

表18-302 包缝机主轴的预备热处理工艺(www.xing528.com)

图18-96 包缝机主轴最终热处理工艺图

表18-303 主轴碳氮共渗时常见缺陷、原因及预防方法

3.工业缝纫机机针的热处理

工业缝纫机机针转速高达5500～9000r/min，要求具有良好的强度、硬度、耐磨性与适当的韧性。

工业缝纫机的品种规格很多，现仅以GC96—90工业用缝纫机针为例（转速3500r/min），其所用材料为GCr6钢丝，其化学成分、力学性能及其他条件见表18-304。其硬度要求：针尖硬度>688HV（>59HRC），针杆硬度为653～713HV（57～60HRC）。

GC96—90工业用缝纫机针的热处理工艺见表18-305。

表18-304 工业用缝纫机针用GCr6钢丝的化学成分和力学性能

表18-305 GC96—90工业用缝纫机针热处理工艺

4.高速平缝机挑线杆的热处理

（1）技术要求和使用材料 根据挑线杆（见图18-97）的服役条件要求其应具有硬的表面层和强韧的心部，故常采用低碳合金钢20Cr、15CrMo和20CrNi钢进行碳氮共渗，也可采用渗氮钢38CrMoAlA进行氮碳共渗。挑线杆的常用材料及技术要求见表18-306。

图18-97 挑线杆外形

（2）制造工艺路线 落料→镦头→退火→压弯→冷压→切边→正火→压弯→机加工→碳氮共渗、淬火、回火→磨削。

（3）热处理工艺

1）退火。加热到900℃，保温2h，然后缓冷到700℃，保温3h，再缓冷到≤500℃，出炉空冷。要求硬度为100～125HBW。

2）正火。加热到900℃，保温2～3h，然后风冷。要求硬度≈200HBW。

碳氮共渗：采用二段碳氮共渗工艺。设备为RM—75—9D滴注箱式多用电阻炉。20Cr钢挑线杆的二段碳氮共渗工艺如图18-98所示。不同碳氮共渗工艺条件下挑线杆处理后的测定结果见表18-307。

（4）常见热处理缺陷及预防措施 挑线杆热处理缺陷及预防措施见表18-308。

表18-306 挑线杆常用材料及技术要求

图18-98 20Cr钢挑线杆的二段碳氮共渗工艺

表18-307 不同碳氮共渗工艺条件下挑线杆处理后的测定结果

表18-308 挑线杆常见热处理缺陷及防止措施