趙 行，付占虎

（陜西法士特齒輪有限責(zé)任公司，陜西 西安 710077）

在進(jìn)行變速箱高低檔切換操作時，同步器齒套是要用到的重要零部件之一。但由于部分同步器齒套結(jié)構(gòu)精密，要求其變形程度控制在一定的范圍內(nèi)，依靠滲碳直淬工藝顯然無法保證。因此，我們采取壓淬工藝，具體壓淬工藝流程如下：

圖1 壓淬工藝流程圖

內(nèi)花鍵周節(jié)累積和內(nèi)花鍵M值是衡量零件標(biāo)準(zhǔn)程度的重要參數(shù)，零件超出這個界定范圍就只能報廢。為提高零件生產(chǎn)的高效性，增強(qiáng)同步器齒套壓淬變形控制能力，我們做出以下分析。

1 某型號同步器齒套簡介

我司生產(chǎn)的齒套采用8620H材料，外徑Φ 200mm，高度30mm。同步器齒套的尺寸要求較為嚴(yán)格，根據(jù)圖紙要求，零件成品公差范圍要求如下：內(nèi)花鍵周節(jié)累積≤0.15mm，內(nèi)花鍵M值為123.07mm ± 0.07mm，以下不再做特殊說明[1]。

2 齒套變形情況統(tǒng)計

我們選取10個狀況相似的易變形零件毛坯，將其分成兩組，分別對其進(jìn)行編號。第1組不做特殊處理，按照常規(guī)流程進(jìn)行加工，實驗人員實時記錄下齒套在熱處理前、滲碳空冷后以及壓淬處理后的內(nèi)花鍵周節(jié)累積以及內(nèi)花鍵M值等各項數(shù)據(jù)，以供后續(xù)分析，詳見表1。第2組則交由技術(shù)人員查明原因，根據(jù)第1組實驗中遇到的問題進(jìn)行及時調(diào)整之后再做處理。

表1 第1組數(shù)據(jù)

表1的數(shù)據(jù)表明熱處理之前，零件的各項尺寸總體較為穩(wěn)定，基本處于標(biāo)準(zhǔn)誤差以內(nèi)。滲碳空冷后，雖然內(nèi)花鍵周節(jié)累積有所變動，但幅度不是很大，而內(nèi)花鍵M值已隱隱有超出誤差范圍的趨勢。而壓淬處理后，二者均已明顯超出限定標(biāo)準(zhǔn)尺寸的誤差。顯然這批工件只能做報廢處理。本組實驗后，技術(shù)人員對實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析，羅列出了幾點可能導(dǎo)致工件出現(xiàn)較大誤差的原因[2]。

3 齒套淬火變形的原因分析

齒套淬火變形的根本原因是其截面厚度不一，受到熱脹冷縮作用的影響較為嚴(yán)重。由于不同部位冷卻的速度不一樣，收縮的幅度不一樣。此外，齒套的外圓部分受熱不勻在淬火后形狀變得不再規(guī)則，通常狀況下會采取二次加熱來盡量彌補(bǔ)熱應(yīng)力造成的變形，調(diào)整變形程度使其在規(guī)定范圍內(nèi)。然而，數(shù)據(jù)顯示這批零件的狀況更為復(fù)雜：在滲碳空冷后，已經(jīng)有較大幅度的變形，而且壓淬不僅沒能減小變形幅度，反而使其變形加大。分析認(rèn)為極有可能是等溫正火出現(xiàn)帶狀組織（圖2），導(dǎo)致組織應(yīng)力超出正常范圍，從而使零件的變形進(jìn)一步失控[3]。

圖2 齒套淬火變形截面圖

經(jīng)過進(jìn)一步分析，我們基本確定這批零件的等溫正火組織不均勻。同時通過對滲碳空冷環(huán)節(jié)變形的原因深究，發(fā)現(xiàn)雖然裝夾方式符合工藝要求，但裝夾方式及工裝使用情況并不理想，平裝格架甚至有少量變形，進(jìn)而導(dǎo)致工件翹曲也是齒套淬火變形的原因之一。

4 同步器齒套壓淬變形的解決方案

通過分析實驗數(shù)據(jù)，我們掌握了出現(xiàn)超差問題的主要原因，因此，我們要對癥下藥，從問題的根源著手，逐一擊破。經(jīng)過多方的研究、分析與總結(jié)，決定具體從以下三方面著手來進(jìn)行第2組工件的處理[4]。

（1）毛坯等溫正火。將第2組毛坯進(jìn)行等溫正火處理，用易普森多用爐完成此項操作，嚴(yán)格保證毛坯在930℃溫度下維持3小時，風(fēng)冷到580℃，然后裝爐，等溫3小時后再出爐空冷，對毛坯狀況進(jìn)行觀察記錄。不出意外，在100倍的金相顯微鏡下，我們明顯看到這一組零件的金相組織優(yōu)于第一組（圖3）。

圖3 100倍的金相顯微鏡下零件的金相組織圖

（2）滲碳空冷裝夾方式改善。在上一組實驗中，發(fā)現(xiàn)平裝格架有肉眼可見的變形。為次，在第二組實驗中使用完全符合要求的平裝格架，同時仔細(xì)甄別所有正投入使用狀態(tài)的平裝格架，對工件擺放角度進(jìn)行微調(diào)后，在其他環(huán)節(jié)不發(fā)生改變的情況下，用第1組的實驗流程對第2組工件進(jìn)行操作，實時記錄各環(huán)節(jié)后零件尺寸的數(shù)據(jù)，詳見表2。經(jīng)過對表2分析，我們不難看出壓淬處理后的零件無論是內(nèi)花鍵周節(jié)累積還是內(nèi)花鍵M值，均處于公差范圍內(nèi)，即所有工件的尺寸全部符合標(biāo)準(zhǔn)。

表2 第2組數(shù)據(jù)

（3）操作細(xì)節(jié)改善。經(jīng)上述改進(jìn)齒套壓淬變形已能控制在圖紙允許誤差范圍內(nèi)，除此以外，我們還對壓淬芯軸設(shè)計合理性、淬火油清潔度、壓模壓力等方面進(jìn)行改善，比如淬火油流向不佳、油中鐵屑、壓力不足都可能也會導(dǎo)致變形，都應(yīng)在生產(chǎn)流程中多加注意。

經(jīng)過上述實驗，我們發(fā)現(xiàn)：①壓淬只能在一定程度上確保零件的關(guān)鍵性尺寸。②對等溫正火在技術(shù)上有了更深刻的認(rèn)知與理解，進(jìn)一步論證了等溫正火對毛坯的重要性。③論證了壓淬前進(jìn)行滲碳空冷處理的重要性，只有把控好從毛坯到成品的各個細(xì)小環(huán)節(jié)，才能真正有效控制工件熱處理產(chǎn)生形變的規(guī)律。

5 結(jié)論

同步器齒套的壓淬工藝對變速箱高低檔切換操作至關(guān)重要，為了保證零件的合格率，我們務(wù)必做好毛坯正火、滲碳空冷裝夾和壓淬過程處理操作，提高同步器齒套壓淬控制變形的能力，使其尺寸更加標(biāo)準(zhǔn)化和精確化，以實現(xiàn)生產(chǎn)效率最大化。