CN116748815A - 控制船用柴油机滚轮衬套软氮化变形的加工方法 - Google Patents
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Abstract
提供一种控制船用柴油机滚轮衬套软氮化变形的加工方法，属于机加工技术领域。该方法是针对材料为30CrMoA，内孔要求为φ25.08(+0.02 0)mm，外圆要求为φ36(+0.01‑0.02)mm的滚轮衬套的加工方法，具体包括以下步骤：下料；粗车和调质；车内外圆；钻孔；内孔精加工：对滚轮衬套的内孔按照精镗内孔—珩磨内孔—磨平面—研磨内孔的工序进行处理；外圆精加工：对滚轮衬套的外圆按照精磨外圆—研磨外圆的工序进行处理；软氮化；内孔和外圆的研磨。本发明在不增加设备成本和保证生产效率、加工质量的前提下，通过控制软氮化前的加工流程、加工方式、加工尺寸精度、软氮化的工艺参数，很好的解决了滚轮衬套软氮化变形的难题。
Description
技术领域
本发明属于机加工技术领域，具体涉及一种控制船用柴油机滚轮衬套软氮化变形的加工方法。
背景技术
滚轮衬套是船用柴油机配气机构的一个部件，滚轮通过滚轮衬套和轴装在挺柱上，挺柱由挺柱本体和装在其上的滚轮组成，滚轮外圆和凸轮轴的凸轮型面接触，挺柱要承受传动中的侧推力，滚轮衬套在工作中承受交变载荷的作用，受力很复杂。
软氮化是指在较低的温度下将零件置于含有活性氮、碳原子的气体介质中的化学热处理，以渗氮为主，渗碳为辅，在零件表层形成致密的化合物层，从而提高零件的硬度、疲劳强度、耐磨性、抗咬卡性能，显著提高零件的使用寿命。
某型柴油机滚轮衬套1(如图1和2所示)的材料为30CrMoA，内孔φ25.08(+0.020)，外圆φ36(+0.01 -0.02)。传统的加工方法是滚轮衬套精镗后进行软氮化处理，但由于加工应力、热应力、组织应力的作用，导致软氮化后内孔和外圆尺寸超差，甚至变成椭圆、喇叭状。内孔尺寸不能满足产品图纸的要求，产生废品。因此有必要提出改进。
发明内容
本发明解决的技术问题：提供一种控制船用柴油机滚轮衬套软氮化变形的加工方法，本发明目的是为了解决柴油机滚轮衬套软氮化后的变形问题，在不增加设备成本和保证生产效率、加工质量的前提下，对零件的结构、材料的性能、软氮化的机理等进行综合分析，通过控制软氮化前的加工流程、加工方式、加工尺寸精度、软氮化的工艺参数，很好的解决了滚轮衬套软氮化变形的难题。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案：
控制船用柴油机滚轮衬套软氮化变形的加工方法，该方法是针对材料为30CrMoA，内孔要求为φ25.08(+0.02 0)mm，外圆要求为φ36(+0.01 -0.02)mm的滚轮衬套的加工方法，具体包括以下步骤：
(1)下料：按照滚轮衬套的尺寸要求下料；
(2)粗车和调质：将原材料放置在车床上进行工件粗车加工，去掉原材料多余的加工量，工件单边留有0.5mm的余量，形成滚轮衬套工件，然后进行调质处理；
(3)车内外圆：调质处理完成后，车削滚轮衬套的内外圆，将滚轮衬套的内孔加工至φ24.98mm，外圆加工至φ36.35mm，然后进行去应力回火；
(4)钻孔：钻床上加工滚轮衬套上垂直轴线的孔；
(5)内孔精加工：对滚轮衬套的内孔按照精镗内孔—珩磨内孔—磨平面—研磨内孔的工序进行处理，使软氮化工序前滚轮衬套的内孔尺寸至φ25.08(-0.010 -0.015)mm，预留变形量；
(6)外圆精加工：对滚轮衬套的外圆按照精磨外圆—研磨外圆的工序进行处理，使软氮化前滚轮衬套的外圆尺寸至φ36(-0.01 -0.02)mm，预留变形量；
(7)软氮化：对精加工后的滚轮衬套进行软氮化处理；
(8)内孔和外圆的研磨：软氮化处理后再次对滚轮衬套的内外圆表面进行研磨，保证软氮化后滚轮衬套的内孔尺寸为φ25.08(+0.02 0)mm、外圆尺寸为φ36(+0.01 -0.02)mm。
上述步骤(7)中，所述软氮化工艺参数：软氮化最佳温度为565±5℃；软氮化时间取3±0.5小时；氨气流量为2.2～2.7米3/小时；乙醇流量为60～70滴/分钟。
上述步骤(2)中，所述调质处理包括淬火处理和回火处理，其中淬火温度为880±10℃，回火温度为640±20℃。
上述步骤(3)中，所述回火温度为590±10℃。
上述步骤(5)中，所述内孔精加工时，珩磨内孔所用的磨削进给速度为6000mm/min，进刀量为0.001mm；
上述步骤(6)中，所述外圆精加工时，研磨外圆所用的磨削进给速度为5000mm/min，进刀量为0.007mm。
本发明与现有技术相比的优点：
1、本方案为了保证滚轮衬套在加工过程中软氮化后内孔、外圆的尺寸公差，软氮化前，内孔精镗后增加珩磨、研磨处理工序，外圆精磨后增加研磨处理，以提高滚轮衬套内孔和外圆表面的尺寸稳定性及表面粗糙度；通过预留变形量，调整软氮化工艺参数，使零件软氮化后尺寸满足要求，实现了零件的软氮化，保证了产品的质量；
2、本方案对滚轮衬套的加工方法降低了设备成本，提高了产品的质量；
3、本方案中滚轮衬套的加工方法便于操作，只需操作者在加工中留意氨气流量、乙醇滴量的控制；
4、本方案开阔了加工思路，掌握了软氮化处理的变形规律，明确了预留变形量的范围。
附图说明
图1为本发明中滚轮衬套的结构主视图；
图2为本发明中滚轮衬套的结构左视图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个......”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
请参阅图1-2，详述本发明的实施例。
实施例：控制船用柴油机滚轮衬套软氮化变形的加工方法，该方法是针对材料为30CrMoA，内孔要求为φ25.08(+0.02 0)mm，外圆要求为φ36(+0.01-0.02)mm的滚轮衬套1的加工方法，参阅图1和2所示。
通过大量的实践证明，滚轮衬套1软氮化后的变形表现为内孔、外圆均涨大；为了保证零件的最终尺寸能满足图纸要求，制定了新的加工方法，实现了零件的软氮化，保证了产品的质量。
具体包括以下步骤：
(1)下料：按照滚轮衬套的尺寸要求下料。
(2)粗车和调质：将原材料放置在车床上进行工件粗车加工，去掉原材料多余的加工量，工件单边留有0.5mm的余量，形成滚轮衬套工件，然后进行调质处理；
其中，所述调质处理包括淬火处理和回火处理，其中淬火温度为880±10℃，回火温度为640±20℃。
(3)车内外圆：调质处理完成后，车削滚轮衬套的内外圆，将滚轮衬套的内孔加工至φ24.98mm，外圆加工至φ36.35mm，然后进行去应力回火；
其中，所述回火温度为590±10℃。
(4)钻孔：钻床上加工滚轮衬套上垂直轴线的孔。
为了保证软氮化后内孔、外圆的尺寸公差，软氮化前必须先经珩磨内孔、研磨内孔、研磨外圆，提高内孔和外圆表面的尺寸稳定性及表面粗糙度。
具体如下步骤：软氮化前对加工方式以及内孔和外圆的尺寸公差的控制，
(5)内孔精加工：对滚轮衬套的内孔按照精镗内孔—珩磨内孔—磨平面—研磨内孔的工序进行处理，使软氮化工序前滚轮衬套的内孔尺寸至φ25.08(-0.010 -0.015)mm，预留变形量；
所述内孔精加工时，珩磨内孔所用的磨削进给速度为6000mm/min，进刀量为0.001mm；
(6)外圆精加工：对滚轮衬套的外圆按照精磨外圆—研磨外圆的工序进行处理，使软氮化前滚轮衬套的外圆尺寸至φ36(-0.01 -0.02)mm，预留变形量；
所述外圆精加工时，研磨外圆所用的磨削进给速度为5000mm/min，进刀量为0.007mm。
(7)软氮化：对精加工后的滚轮衬套进行软氮化处理。
软氮化工艺参数的控制
从软氮化的温度、保温时间、氨气流量、乙醇滴量等方面入手，剖析软氮化的机理，研究不同参数对软氮化后外圆和内孔尺寸的影响；
1)软氮化的温度
由Fe-C-N平衡图可知，当温度在565℃时，Fe-C-N系三相中(α、γ＇、γ)有一共析点，共析点含碳量为0.35％，氮的含量为1.8％，远大于在此温度溶碳和氮的能力，从各平衡相图还可以得知，随着温度的不同，各种相溶解碳和氮的能力是不同的，在一定的温度条件下，各个相溶解碳和氮的能力也不同，在软氮化各相中ε相溶碳能力最大，快冷时，即淬火后转变为含氮马氏体。大量的生产实际证明，软氮化最佳温度为565±5℃。
2)保温时间
大量的生产实际证明，软氮化层在1～3小时内增加最快，往后增加缓慢，当软氮化时间超过6小时后，时间延长，但增速增加极微。表面硬度也是在2～3小时内出现最高值，所以软氮化时间取3±0.5小时，效果最佳。
3)氨气流量
通过大量的现场试验验证，在其它参数不变的情况下，氨气流量为2.2～2.7米3/小时时，滚轮衬套的变形量最小。
4)乙醇滴量
通过大量的现场试验验证，在其它参数不变的情况下，乙醇流量为60～70滴/分钟时，滚轮衬套的变形量最小。
(8)内孔和外圆的研磨：软氮化处理后再次对滚轮衬套的内外圆表面进行研磨，保证软氮化后滚轮衬套的内孔尺寸为φ25.08(+0.02 0)mm、外圆尺寸为φ36(+0.01 -0.02)mm。
综上，本发明在不增加设备成本和保证生产效率、加工质量的前提下，对零件的结构、材料的性能、软氮化的机理等进行综合分析，通过控制软氮化前的加工流程、加工方式、加工尺寸精度、软氮化的工艺参数，很好的解决了滚轮衬套软氮化变形的难题。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (6)
1.控制船用柴油机滚轮衬套软氮化变形的加工方法，其特征在于：该方法是针对材料为30CrMoA，内孔要求为φ25.08(+0.02 0)mm，外圆要求为φ36(+0.01-0.02)mm的滚轮衬套的加工方法，具体包括以下步骤：
(1)下料：按照滚轮衬套的尺寸要求下料；
(2)粗车和调质：将原材料放置在车床上进行工件粗车加工，去掉原材料多余的加工量，工件单边留有0.5mm的余量，形成滚轮衬套工件，然后进行调质处理；
(3)车内外圆：调质处理完成后，车削滚轮衬套的内外圆，将滚轮衬套的内孔加工至φ24.98mm，外圆加工至φ36.35mm，然后进行去应力回火；
(4)钻孔：钻床上加工滚轮衬套上垂直轴线的孔；
(5)内孔精加工：对滚轮衬套的内孔按照精镗内孔—珩磨内孔—磨平面—研磨内孔的工序进行处理，使软氮化工序前滚轮衬套的内孔尺寸至φ25.08(-0.010-0.015)mm，预留变形量；
(6)外圆精加工：对滚轮衬套的外圆按照精磨外圆—研磨外圆的工序进行处理，使软氮化前滚轮衬套的外圆尺寸至φ36(-0.01-0.02)mm，预留变形量；
(7)软氮化：对精加工后的滚轮衬套进行软氮化处理；
(8)内孔和外圆的研磨：软氮化处理后再次对滚轮衬套的内外圆表面进行研磨，保证软氮化后滚轮衬套的内孔尺寸为φ25.08(+0.02 0)mm、外圆尺寸为φ36(+0.01-0.02)mm。
2.根据权利要求1所述的控制船用柴油机滚轮衬套软氮化变形的加工方法，其特征在于：上述步骤(7)中，所述软氮化工艺参数：软氮化最佳温度为565±5℃；软氮化时间取3±0.5小时；氨气流量为2.2～2.7米3/小时；乙醇流量为60～70滴/分钟。
3.根据权利要求1所述的控制船用柴油机滚轮衬套软氮化变形的加工方法，其特征在于：上述步骤(2)中，所述调质处理包括淬火处理和回火处理，其中淬火温度为880±10℃，回火温度为640±20℃。
4.根据权利要求1所述的控制船用柴油机滚轮衬套软氮化变形的加工方法，其特征在于：上述步骤(3)中，所述回火温度为590±10℃。
5.根据权利要求1所述的控制船用柴油机滚轮衬套软氮化变形的加工方法，其特征在于：上述步骤(5)中，所述内孔精加工时，珩磨内孔所用的磨削进给速度为6000mm/min，进刀量为0.001mm。
6.根据权利要求1所述的控制船用柴油机滚轮衬套软氮化变形的加工方法，其特征在于：上述步骤(6)中，所述外圆精加工时，研磨外圆所用的磨削进给速度为5000mm/min，进刀量为0.007mm。
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