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軸類零件是機(jī)器中經(jīng)常遇到的典型零件之一。它主要用來支承傳動零45號鋼實(shí)驗(yàn)部件,傳遞扭矩和承受載荷。軸類零件是旋轉(zhuǎn)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(nèi)孔和螺紋及相應(yīng)的端面所組成。根據(jù)結(jié)構(gòu)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(xì)長軸,大多數(shù)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(zhǔn),它們的精度和表面質(zhì)量一般要求較高,其技術(shù)要求一般根據(jù)軸的主要功用和工作條件制定,通常有以下幾項(xiàng)(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~I(xiàn)T7)。裝配傳動件的軸頸尺寸精度一般要求較低(IT6~I(xiàn)T9)。(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(yīng)將其公差限制在尺寸公差范圍內(nèi)。對精度要求較高的內(nèi)外圓表面,應(yīng)在圖紙上標(biāo)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(jī)械中的位置和功用決定的。通常應(yīng)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(chǎn)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。
毛坯和材料
(一)軸類零件的毛坯 軸類零件可根據(jù)使用要求、生產(chǎn)類型、設(shè)備條件及結(jié)構(gòu),選用棒料、鍛件等毛坯形式。對于外圓直徑相差不大的軸,一般以棒料為主;而對于外圓直徑相差大的階梯軸或重要的軸,常選用鍛件,這樣既節(jié)約材料又減少機(jī)械加工的工作量,還可改善機(jī)械性能。
根據(jù)生產(chǎn)規(guī)模的不同,毛坯的鍛造方式有自由鍛和模鍛兩種。中小批生產(chǎn)多采用自由鍛,大批大量生產(chǎn)時采用模鍛。45號鋼下料(二)軸類零件的材料 軸類零件應(yīng)根據(jù)不同的工作條件和使用要求選用不同的材料并采用不同的熱處理規(guī)范(如調(diào)質(zhì)、正火、淬火等),以獲得一定的強(qiáng)度、韌性和耐磨性。45鋼是軸類零件的常用材料,它價格便宜經(jīng)過調(diào)質(zhì)(或正火)后,可得到較好的切削性能,而且能獲得較高的強(qiáng)度和韌性等綜合機(jī)械性能,淬火后表面硬度可達(dá)45~52HRC。
40Cr等合金結(jié)構(gòu)鋼適用于中等精度而轉(zhuǎn)速較高的軸類零件,這類鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)和淬火后,具有較好的綜合機(jī)械性能。軸承鋼GCr15和彈簧鋼65Mn,經(jīng)調(diào)質(zhì)和表面高頻淬火后,表面硬度可達(dá)50~58HRC,并具有較高的耐疲勞性能和較好的耐磨性能,可制造較高精度的軸。
精密機(jī)床的主軸(例如磨床砂輪軸、坐標(biāo)鏜床主軸)可選用38CrMoAIA氮化鋼。這種鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)和表面氮化后,不僅能獲得很高的表面硬度,而且能保持較軟的芯部,因此耐沖擊韌性好。與滲碳淬火鋼比較,它有熱處理變形很小,硬度更高的特性。
45號鋼廣泛用于機(jī)械制造,這種鋼的機(jī)械性能很好。但是這是一種中碳鋼,淬火性能并不好, 45號鋼可以淬硬至HRC42~46。所以如果需要表面硬度,又希望發(fā)揮45#鋼優(yōu)越的機(jī)械性能,常將45#鋼表面淬火(高頻淬火或者直接淬火),這樣就能得到需要的表面硬度。注:直徑為8―12mm的45號鋼淬火時容易產(chǎn)生裂紋,這是一個較為復(fù)雜的問題。采取的措施是淬火時試樣在水中快速攪動,或者采用油冷,可避免出現(xiàn)裂紋。
5#圓鋼是指截面為圓形的實(shí)心長條鋼材,小圓鋼常用作鋼筋、螺栓及各種機(jī)械零件,大圓鋼要用于制造機(jī)械零件或作無縫鋼管坯。
45#圓鋼定義編輯
45#圓鋼是指截面為圓形的實(shí)心長條鋼材。其規(guī)格以直徑的毫米數(shù)表示,如“ 50”即表示直徑為 50毫米的圓鋼。45#圓鋼分為熱軋、鍛制和冷拉三種。熱軋圓鋼的規(guī)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供應(yīng),常用作鋼筋、螺栓及各種機(jī)械零件;大于25毫米的圓鋼,主要用于制造機(jī)械零件或作無縫鋼管坯。
化學(xué)成份編輯
碳 C :0.42~0.50硅 Si:0.17~0.37錳 Mn:0.50~0.80硫 S :≤0.035
磷 P :≤0.035鉻 Cr:≤0.25鎳 Ni:≤0.25銅 Cu:≤0.25
酸洗技術(shù)編輯
在45#普碳圓鋼表面生成的銹層中,不僅羥基氧化鐵比較疏松,容易溶解,而且銹層中的Fe還會進(jìn)一步氧化 [1] 。
在工業(yè)區(qū)的45#普碳圓鋼銹層中已確認(rèn)有著FeSO4·7H2O、FeSO4·H2O 和 Fe2(SO4)3的存在。
氧化鐵皮的主要成分是鐵的三種氧化物(FeO、Fe3O4、Fe2O3)。它們都是難溶于水的兩性氧化物,它們可以在適當(dāng)?shù)臈l件下,與強(qiáng)堿和酸進(jìn)行復(fù)分解反應(yīng),生成能溶于水的鹽。
優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼和普通碳素結(jié)構(gòu)鋼相比,硫、磷及其他非金屬夾雜物的含量較低。根據(jù)含碳量和用途的不同,這類鋼大致又分為三類:①小于0.25%c為低碳鋼,其中尤以含碳低于0.10%的08f,08al等,由于具有很好的深沖性和焊接性而被廣泛地用作深沖件如汽車、制罐……等。20g則是制造普通鍋爐的主要材料。此外,低碳鋼也廣泛地作為滲碳鋼,用于機(jī)械制造業(yè)。②0.25~0.60%c為中碳鋼,多在調(diào)質(zhì)狀態(tài)下使用,制作機(jī)械制造工業(yè)的零件。③大于0.6%c為高碳鋼,多用于制造彈簧、齒輪、軋輥等。根據(jù)含錳量的不同,又可分為普通含錳量(0.25~0.8%)和較高含錳量(0.7~1.0%和0.9~1.2%)兩鋼組。錳能改善鋼的淬透性,強(qiáng)化鐵素體,提高鋼的屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度和耐磨性。通常在含錳高的鋼的牌號后附加標(biāo)記“mn”,如15mn、20mn以區(qū)別于正常含錳量的碳素鋼。
中碳調(diào)制鋼,冷鐓模具鋼。該鋼價格適中,加工容易,經(jīng)適當(dāng)?shù)臒崽幚硪院罂色@得一定的韌性、塑性和耐磨性。正火可促進(jìn)組織球化,改進(jìn)硬度小于160HBS毛坯的切削性能。在溫度550~570℃進(jìn)行回火,該鋼具有的綜合力學(xué)性能。該鋼的淬透性高于45鋼,適合于高頻淬火,火焰淬火等表面硬化處理等。
用途
這種鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)后用于制造承受中等負(fù)荷及中等速度工作的機(jī)械零件,如汽車的轉(zhuǎn)向節(jié)、后半軸以及機(jī)床上的齒輪、軸、蝸桿、花鍵軸、頂尖套等;經(jīng)淬火及中溫回火后用于制造承受高負(fù)荷、沖擊及中等速度工作的零件,如齒輪、主軸、油泵轉(zhuǎn)子、滑塊、套環(huán)等;經(jīng)淬火及低溫回火后用于制造承受重負(fù)荷、低沖擊及具有耐磨性、截面上實(shí)體厚度在25mm以下的零件,如蝸桿、主軸、軸、套環(huán)等;經(jīng)調(diào)質(zhì)并高頻表面淬火后用于制造具有高的表面硬度及耐磨性而無很大沖擊的零件,如齒輪、套筒、軸、主軸、曲軸、心軸、銷子、連桿、 螺釘、螺帽、進(jìn)氣閥等。此外,這種鋼又適于制造進(jìn)行碳氮共滲處理的各種傳動零件,如直徑較大和低溫韌性好的齒輪和軸。
圓鋼分為熱軋、鍛制和冷拉三種。熱軋圓鋼的規(guī)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(yīng),常用作鋼筋、螺栓及各種機(jī)械零件;大于25毫米的圓鋼,主要用于制造機(jī)械零件、無縫鋼管的管坯等。
按化學(xué)成分分類
碳素鋼按化學(xué)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(zhèn)靜鋼、半鎮(zhèn)靜鋼、沸騰鋼等多種產(chǎn)品。除碳外還可含有少量錳(0.70%~1.20%)。按產(chǎn)品質(zhì)量分為普通碳素結(jié)構(gòu)鋼和優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼。熱加工及切削性能良好,焊接性能較差。強(qiáng)度、硬度比低碳鋼高,而塑性和韌性低于低碳鋼。可不經(jīng)熱處理,直接使用熱軋材、冷拉材,亦可經(jīng)熱處理后使用。淬火、回火后的中碳鋼具有良好的綜合力學(xué)性能。
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40Cr屬于可氮化鋼,其所含元素有利于氮化。40Cr經(jīng)氮化處理后可獲得較高的表面硬度,40Cr調(diào)質(zhì)后氮化處理硬度能達(dá)到HRA72~78,即HRC43~55。氮化工件工藝路線:鍛造-退火-粗加工-調(diào)質(zhì)-精加工-除應(yīng)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(qiáng)度的心部組織,所以要先進(jìn)行調(diào)質(zhì)熱處理,獲得回火索氏體,提高心部機(jī)械性能和氮化層質(zhì)量。軟氮化是活性氮化,當(dāng)前比較常用的是氣體氮化.首先是40Cr合金圓鋼和貯罐的結(jié)構(gòu)及原材料選擇,其次是車間地坪、設(shè)備基礎(chǔ)防腐蝕一般采用樹脂砂漿地坪結(jié)構(gòu)。 40Cr合金圓鋼和貯罐的結(jié)構(gòu)及原材料選擇。酸洗項(xiàng)目中所用的貯罐和管路系統(tǒng)及酸霧回收系統(tǒng)當(dāng)前基本選用玻璃鋼材質(zhì),結(jié)構(gòu)為防滲層+防腐層+結(jié)構(gòu)強(qiáng)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(huán)氧乙烯基酯樹脂,專家介紹說--在介質(zhì)為非氧化性酸、溫度條件不是很高時,宜選用雙酚A環(huán)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(huán)氧乙烯基樹脂。為了降低成本結(jié)構(gòu)層大都選用間苯不飽和聚酯樹脂,40Cr合金圓鋼直徑根據(jù)具體的結(jié)構(gòu)設(shè)計計算。混酸和廢酸貯罐由于腐蝕介質(zhì)比較復(fù)雜,一般選用PVDF/FRP復(fù)合罐,但復(fù)合罐間PVDF和玻璃鋼的粘結(jié)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(nèi)襯防腐材料,能滿足以上介質(zhì)條件的防腐蝕要求。
40Cr淬火850℃,油冷;回火520℃,水冷、油冷。40Cr表面淬火硬度為HRC52-60,火焰淬火能達(dá)到HRC48-55。
軟化處理溫度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≤217HBS,處理后硬度≤163HBS。擺動規(guī)范(670±10)℃×2h,隨爐升溫,(710±10)℃×2h,隨爐降溫,(670±10)℃×2h,隨爐升溫,(710±10)℃×2h,再隨爐降溫,(670±10)℃×2h,隨爐升溫,(710±10)℃×2h,隨爐降溫,共3個循環(huán),再降溫至550℃,出爐空冷。處理后硬度153HBS.調(diào)質(zhì)處理規(guī)范淬火溫度850±10℃,油冷;回火溫度520±10℃,水、油冷卻。氮化處理40Cr屬于可氮化鋼,其所含元素有利于氮化。40Cr經(jīng)氮化處理后可獲得較高的表面硬度,40Cr調(diào)質(zhì)后氮化處理硬度能達(dá)到HRA72~78,即HRC43~55。氮化工件工藝路線:鍛造-退火-粗加工-調(diào)質(zhì)-精加工-除應(yīng)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(qiáng)度的心部組織,所以要先進(jìn)行調(diào)質(zhì)熱處理,獲得回火索氏體,提高心部機(jī)械性能和氮化層質(zhì)量。軟氮化是活性氮化,當(dāng)前比較常用的是氣體氮化.
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