机械加工过程中热处理工艺的作用及影响分析

陈琼光

摘要：随着我国机械制造业的不断发展，各种新型的制造工艺和技术也开始应运而生，这在一定程度上不仅提高了机械加工生产效率，使得零件加工的质量得到可靠保证，而且也充分体现了机械制造业的一体化发展水平。本文也会对机械加工与热处理工艺的配合关系进行详细的论述和研究，并针对两者间的配合问题，提出相应的解决措施，以便为有关企业提供准确的参考。

关键词：机械加工；热处理工艺；配合措施

在机械制造业中的关键工艺环节中，当属机械加工和热处理最为重要，只有做好这两项生产任务，才能保证零件加工的质量和效率。各机械制造企业必须对当下市场需求进行全面的了解，积极引进先进的机械加工技术和热处理工艺，致力于将机械加工与热处理工艺有机结合，使之形成新的一体化制造体系，这样才能生产出符合设计要求、用户满意、具有高几何精度的机械制造产品。

1.机械加工与热处理工艺之间的关系

1.1切削加工与热处理

在进行切削加工时，工件的硬度标准必须与效率原则相一致，这样才能保证零件质量，若是硬度超过定额基准，则不仅会增加零件切削的难度，而且还会给相关刀具造成一定的磨损。相反，若是硬度低于定额基准，则还会出现粘刀现象，进而导致切削瘤的产生，增加刀具的磨损程度。所以，只有控制好工件硬度，使其保持在170-210HB左右，这样才能有利于切削加工的顺利开展。

另外，金属件内部组织的热处理工艺的正确选择对于工件加工质量也会产生一定的影响。高碳钢在热处理后所得到的碳化物，若是呈球化且均匀分布，则该组织的加工性能就会高于片状珠光体组织；对于低碳钢，由于其退火钢中含有大量的铁素体、切屑等，在加工时，很容易出现粘刀、磨损刀具表面粗糙度的现象，所以，为了增强该组织的加工性能，就要采用正火工艺对其进行热处理，这样就会达到预期加工效果；对中碳钢而言，若是含碳量偏下限，则应采用正火工艺，反之，含碳量偏上限，则要采用调质工艺。

同时，切削加工的接触疲劳强度和弯曲疲劳强度与工件硬度都呈正比关系，即硬度越高，疲劳强度就越高，所以在对需要表面强化的工件进行切削加工时，切记不能采用降低调质硬度的方法，否则势必会降低工件硬化层下的基体强度和疲劳强度，严重时，甚至还会导致重载齿轮齿根部发生断裂。

1.2磨削加工与热处理

在对轧辊、矫直辊或要求精度高的齿轮进行磨削加工时，一定要在这些工件渗碳淬火、回火后来进行，否则势必会导致工件在磨削过程中出现裂纹，而这些裂纹与热处理和冷加工都有着很直接的关系。首先，从热处理角度来看，磨削裂纹的产生原因主要有以下几点内容，即：碳化物浓度高、残余奥氏体含量多、回火不充分等原因。其次，从冷加工角度来看，工件在磨削过程中进刀量控制不合理，就会出现磨削裂纹，所以，一定要选择合适的砂轮粒度和高效冷却剂，这样就会使进刀量得到很好的控制，进而有效保证工件磨削质量。

1.3机加工与热处理

机加工工艺对热处理有着很大的影响，若是对一些不合理的机加工工艺进行适度调整，则将会给热处理带来很大的便利。例如，硬度在300-400HB的车轮，若是采用调质工艺，则其加工效果就会比中频淬火高效，且所需加工成本也要低很多。另外，齿轮经渗碳淬火后，其公法线长度会成倍增长，要想降低其增长速度，就要在冷加工时把公法线控制在中、下差，这样就会便于热处理，且使公法线长度处在基准范围内。同时，在编制机加工工序与热处理加工路线时，相关工作人员一定要考虑到感应加热淬火产品，因为这些产品在热处理前大多都已成形，为了避免出现开裂产品，则应适当调整相关加工工序。

2.机械加工中热处理配合的相关建议

2.1大型齿轮渗碳淬火变形处理

2.1.1问题的形成

通常，大型齿轮经过渗碳淬火处理后，都会发生变形现象，最为明显的部位要属齿轮外径、工公法线长度、斜齿轮的螺旋角等部位。经相关专家鉴定，当齿轮外径呈明显膨胀趋势时，则与装卡方式的合理运用有关，若是单件齿轮淬火，则会呈现两端面外径膨胀大、中间外径膨胀小的特征；若是重叠挂装，则会呈现最上层、最下层端面外径膨胀大、中间外径膨胀小的特征。

2.1.2处理措施

首先，要制定严格的热处理工艺操作标准，当大型齿轮渗碳完毕后，切记不要直接采用淬火工艺，以免增大变形，使其内部金属组织不合格。而是要采用快速炉冷却方法或在缓冷坑中进行冷却。其次，要预留出充足的加工余量，包括变形余量和磨削量，并对公法线长度余量进行反复测试，确保其符合基准要求后才能确定齿轴在渗碳前轴径的方向。另外，齿轮渗碳后，要将齿节圆作为基准面，且在加工去掉轴径后，不需再对齿轮进行渗碳，直接进行淬火工艺即可。最后，对齿圈类齿轮进行渗碳淬火处理时，要严格控制截面厚度，使其保持薄厚均匀，这样就会减少变形现象，提高齿轮质量。

2.2大型齿轮渗碳淬火开裂的处理

2.2.1改善钢件结构

为了避免大型齒轮在渗碳淬火过程中出现裂纹，首先就要改善其钢件结构，避免工件出现尖角或厚薄不均匀现象。同时，尖角部位在进行过热处理时，还要将其转换成圆角或倒角，以免在过热过程中发生开裂情况。

2.2.2合理选用钢材

若是所进行渗碳淬火的工件为结构形状复杂、易变形和淬裂的零件，则要选择合金钢进行热处理；对形状复杂，且硬度要求不高的结构零件，则选用含碳量较低的材料；而齿部采用感应加热的齿轮材料要尽量选择35CrMo规格的钢材。

2.2.3科学确定技术条件

热处理技术的合理选择，要依据零件的工作条件和损坏形式来确定。要想保证机械加工的质量，就要根据实际情况，科学确定技术条件这样才能生产出理想的机械零件，满足使用者的需求。

3结束语

综上所述，尽管机械加工与热处理工艺在运行过程中会出现或多或少的配合矛盾，但是只要掌握两者间的合作关系，能够采用正确的处理方法，按照严格的工艺操作规范，就会生产出高质量、高精度的机械制造产品，进而在提升我国机械制造水平的基础上，更好的满足广大客户需求。