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軸類零件是機器中經常遇到的典型零件之一。它主要用來支承傳動零45號鋼實驗部件,傳遞扭矩和承受載荷。軸類零件是旋轉體零件,其長度大于直徑,一般由同心軸的外圓柱面、圓錐面、內孔和螺紋及相應的端面所組成。根據結構形狀的不同,軸類零件可分為光軸、階梯軸、空心軸和曲軸等。
軸的長徑比小于5的稱為短軸,大于20的稱為細長軸,大多數軸介于兩者之間。
軸用軸承支承,與軸承配合的軸段稱為軸頸。軸頸是軸的裝配基準,它們的精度和表面質量一般要求較高,其技術要求一般根據軸的主要功用和工作條件制定,通常有以下幾項(一)尺寸精度 起支承作用的軸頸為了確定軸的位置,通常對其尺寸精度要求較高(IT5~IT7)。裝配傳動件的軸頸尺寸精度一般要求較低(IT6~IT9)。(二)幾何形狀精度 軸類零件的幾何形狀精度主要是指軸頸、外錐面、莫氏錐孔等的圓度、圓柱度等,一般應將其公差限制在尺寸公差范圍內。對精度要求較高的內外圓表面,應在圖紙上標注其允許偏差(三)相互位置精度 軸類零件的位置精度要求主要是由軸在機械中的位置和功用決定的。通常應保證裝配傳動件的軸頸對支承軸頸的同軸度要求,否則會影響傳動件(齒輪等)的傳動精度,并產生噪聲。普通精度的軸,其配合軸段對支承軸頸的徑向跳動一般為0.01~0.03mm,高精度軸(如主軸)通常為0.001~0.005mm。(四)表面粗糙度 一般與傳動件相配合的軸徑表面粗糙度為Ra2.5~0.63μm,與軸承相配合的支承軸徑的表面粗糙度為Ra0.63~0.16μm。
40Cr屬于可氮化鋼,其所含元素有利于氮化。40Cr經氮化處理后可獲得較高的表面硬度,40Cr調質后氮化處理硬度能達到HRA72~78,即HRC43~55。氮化工件工藝路線:鍛造-退火-粗加工-調質-精加工-除應力-粗磨-氮化-精磨或研磨。由于氮化層薄,并且較脆,因此要求有較高強度的心部組織,所以要先進行調質熱處理,獲得回火索氏體,提高心部機械性能和氮化層質量。軟氮化是活性氮化,當前比較常用的是氣體氮化.首先是40Cr合金圓鋼和貯罐的結構及原材料選擇,其次是車間地坪、設備基礎防腐蝕一般采用樹脂砂漿地坪結構。 40Cr合金圓鋼和貯罐的結構及原材料選擇。酸洗項目中所用的貯罐和管路系統及酸霧回收系統當前基本選用玻璃鋼材質,結構為防滲層+防腐層+結構強度層。一般情況下防滲層和防腐層至少厚6~8毫米。樹脂選用合適的耐腐蝕環氧乙烯基酯樹脂,專家介紹說--在介質為非氧化性酸、溫度條件不是很高時,宜選用雙酚A環氧乙烯基樹脂;在氧化性酸、溫度條件要求高時,宜選用酚醛環氧乙烯基樹脂。為了降低成本結構層大都選用間苯不飽和聚酯樹脂,40Cr合金圓鋼直徑根據具體的結構設計計算。混酸和廢酸貯罐由于腐蝕介質比較復雜,一般選用PVDF/FRP復合罐,但復合罐間PVDF和玻璃鋼的粘結是一個亟待解決的問題,而且40Cr合金圓鋼價格較高造成成本的增加,宜選用海特酸樹脂(791H)做為內襯防腐材料,能滿足以上介質條件的防腐蝕要求。
常用中碳調質結構鋼。該鋼冷塑性一般,退火、正火比調質時要稍好,具有較高的強度和較好的切削加工性,經適當的熱處理以后可獲得一定的韌性、塑性和耐磨性,材料來源方便。適合于氫焊和氬弧焊,不太適合于氣焊。焊前需預熱,焊后應進行去應力退火。正火可改善硬度小于160HBS毛坯的切削性能。該鋼經調質處理后,其綜合力學性能要優化于其他中碳結構鋼,但該鋼淬透性較低,水中臨界淬透直徑為12~17mm,水淬時有開裂傾向。當直徑大于80mm時,經調質或正火后,其力學性能相近,對中、小型模具零件進行調質處理后可獲得較高的強度和韌性,而大型零件,則以正火處理為宜,所以,此鋼通常在調質或正火狀態下使用。
一般用于表面耐磨、芯部耐沖擊的重載零件,其耐磨性比調質+表面淬火高。其表面含碳量0.8--1.2%,芯部一般在0.1--0.25%(特殊情況下采用0.35%)。經熱處理后,表面可以獲得很高的硬度(HRC58--62),芯部硬度低,耐沖擊。
如果用45號鋼滲碳,淬火后芯部會出現硬脆的馬氏體,失去滲碳處理的優點。采用滲碳工藝的材料,含碳量都不高,到0.30%芯部強度已經可以達到很高,應用上不多見。0.35%從來沒見過實例,只在教科書里有介紹。可以采用調質+高頻表面淬火的工藝,耐磨性較滲碳略差。
加工處理規范
冷壓毛坯軟化處理規范:溫度740~760℃,保溫時間4~6h,以50~100℃/h的冷速,隨爐降至溫度≤600℃,出爐空冷,處理前硬度≤197HBS,處理后硬度≤156HBS。正火規范:正火溫度850-870℃,正火后硬度170-217HBS。調質處理規范:淬火溫度840±10℃,水冷淬火;回火溫度600±10℃,出爐空冷。執行標準中GB/T699-1999標準規定的45鋼熱處理溫度為850℃正火、840℃淬火、600℃回火,達到的性能為屈服強度≥355MPaGB/T699-1999標準規定45鋼抗拉強度≥600MPa,屈服強度≥355MPa,伸長率≥16%,斷面收縮率≥40%,沖擊功為39J。處理要求編輯45鋼調質硬度在HRC20~HRC30之間;45鋼淬火硬度在HRC55~58之間,極限值可達HRC62;45鋼要放置15-20天才能使用,是因為要進行時效處理,使鋼的性能穩定下來,實際應用的硬度為HRC55(高頻淬火HRC58)。45鋼為優質碳素結構用鋼,硬度不高易切削加工,模具中常用來做模板,梢子,導柱等,但須熱處理 。1. 45鋼淬火后沒有回火之前,硬度大于HRC55(可達HRC62)為合格。
圓鋼分為熱軋、鍛制和冷拉三種。熱軋圓鋼的規格為5.5-250毫米。其中:5.5-25毫米的小圓鋼大多以直條成捆的供應,常用作鋼筋、螺栓及各種機械零件;大于25毫米的圓鋼,主要用于制造機械零件、無縫鋼管的管坯等。
按化學成分分類
碳素鋼按化學成分(即以含碳量)可分為低碳鋼、中碳鋼和高碳鋼。
(1) 低碳鋼
又稱軟鋼,含碳量從0.10%至0.30%低碳鋼易于接受各種加工如鍛造,焊接和切削,常用于制造鏈條,鉚釘,螺栓,軸等。
(2) 中碳鋼
碳量0.25%~0.60%的碳素鋼。有鎮靜鋼、半鎮靜鋼、沸騰鋼等多種產品。除碳外還可含有少量錳(0.70%~1.20%)。按產品質量分為普通碳素結構鋼和優質碳素結構鋼。熱加工及切削性能良好,焊接性能較差。強度、硬度比低碳鋼高,而塑性和韌性低于低碳鋼。可不經熱處理,直接使用熱軋材、冷拉材,亦可經熱處理后使用。淬火、回火后的中碳鋼具有良好的綜合力學性能。
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