一种曲面异形零件成型位置微变形控制热处理工艺 |
|||||||
| 申请号 | CN201710715115.2 | 申请日 | 2017-08-19 | 公开(公告)号 | CN107447085A | 公开(公告)日 | 2017-12-08 |
| 申请人 | 成都市联余精密机械有限公司; | 发明人 | 赵东; 陈斌; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种曲面异形零件成型 位置 微 变形 控制 热处理 工艺，它包含以下步骤它包含以下步骤：S1、成型初加工；S2、装炉；S3、升温处理，匀速升温直至炉温达到至500-600℃，继续匀速升温至750-850℃，继续匀速升温至950-1000℃，继续匀速升温至1100-1200℃；S4、微变形热处理：通入保护性气体进行冷却，快速冷却至300-400℃，恒温5-10min出炉；S5、高温回火处理；S6、 深冷处理 ；S7、硬度控制回火；S8、组织稳定回火；S9、 抛光 处理。本发明的有益效果为：解决了高硬度、难加工的异形曲面零件成型位置微变形量控制困难的问题，简化了异形曲面零件的加工工艺，提高了加工效率。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种曲面异形零件成型位置微变形控制热处理工艺，其特征在于，它包含以下步骤： |
||||||
| 说明书全文 | 一种曲面异形零件成型位置微变形控制热处理工艺技术领域[0001] 本发明涉及热处理技术领域，尤其是一种曲面异形零件成型位置微变形控制热处理工艺。 背景技术[0002] 在模具行业中，由于产品功能的不断提升，其产品结构越来越复杂，曲面异形类零件的种类会越来越多，比如在一个曲面上加工带精度要求的倒扣结构，倒扣结构对于模具而言需要有较高的硬度、耐磨性能，同时对其尺寸要求也是十分严苛的，其尺寸公差往往达到IT2- IT8，IT2的零件主要用于高精密的测量工具，特别重要的精密配合尺寸，也是模具中需要达到的公差等级。特别地，对于模具企业，针对高硬度、难加工异形曲面零件的成型位置对于整个零件而言是十分关键的。现有加工工艺大多为在先进行成型位置的粗加工，后续进行切削、铣削、放电加工等工序来达到尺寸精度，加工工序较为繁琐，加工成本较为高昂，加工效率较低，同时这类曲面异形零件在其异形结构上的变形量难以控制，现有工艺在经过热处理后会产生微变形，这是由于材料内部的组织发生变化后产生的组织应力与热处理产生的热应力相互作用的结果，最终导致对于高硬度、难加工的异形曲面零件的精度达不到设计要求。 发明内容[0003] 本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种曲面异形零件成型位置微变形控制热处理工艺，能够解决高硬度、难加工的异形曲面零件成型位置微变形量控制困难的问题，简化异形曲面零件的加工工艺，提高其加工效率。 [0004] 本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种曲面异形零件成型位置微变形控制热处理工艺，它包含以下步骤：S1、成型初加工：在零件的待成型点位进行曲面异形尺寸的加工，其尺寸的公差等级要求降低1-3个等级； S2、装炉：将加工后的零件放入真空加热炉中，抽真空处理，使其压力在1×10-1Pa-1× 10-3Pa； S3、升温处理，包含以下升温步骤：a、匀速升温直至炉温达到至500-600℃，升温速度1- 2℃/s，保温50-60min；b、继续匀速升温至750-850℃，升温速度8-10℃/min，保温30-40min； c、继续匀速升温至950-1000℃，升温速度8-10℃/min，保温30-40min；d、继续匀速升温至 1100-1200℃，升温速度4-6℃/min，保温20-30min； S4、微变形热处理：通入压力2.5-3bar的保护性气体进行冷却，快速冷却至300-400℃，恒温5-10min，然后自然冷却至60-80℃出炉； S5、高温回火处理：将零件放入真空加热炉中进行回火处理，抽真空处理，使其压力在1-1 -3 ×10 Pa-1×10 Pa，回火温度500-570℃，回火时间2-4h，自然冷却出炉； S6、深冷处理：对零件进行-120—-150℃的深冷处理，处理时间1.5-2h，可以有效地消除零件内部的残余奥氏体，减少内部应力，提高整个零件的组织稳定性；同时，通过深冷处理的零件，其尺寸更加稳定，在微变形处理后尺寸变形量可以控制在0.01mm以内；另外，深冷处理进一步提高了零件的耐磨性和硬度。 [0005] S7、硬度控制回火：将零件放入真空加热炉中进行回火处理，抽真空处理，使其压力在1×10-1Pa-1×10-3Pa，对零件进行回火处理直至零件表面硬度达到58-62HRC，回火温度500-570℃，自然冷却；S8、组织稳定回火：继续对零件进行回火处理，回火温度500-570℃，回火时间2-4h，然后自然冷却出炉； S9、抛光处理：对零件进行抛光处理，直至零件尺寸的公差等级满足要求。 [0006] 所述的粗加工采用冷加工工艺进行。 [0007] 所述的保护性气体为氮气。2.5-3bar的氮气可以有效地保证零件内部应力的变化，使曲面异形零件在成型点位的组织应力和热应力在300-400℃的环境下作用5-10min以达到平衡，得到最佳的耐磨性能和硬度。 [0008] 所述的硬度控制回火和组织稳定回火的步骤均在真空环境下进行，其真空度不低于1×10-3Pa。 [0009] 所述的零件的公差等级为IT2-IT8。 [0010] 其中，冷加工是指金属在低于再结晶温度进行塑性变形的加工工艺，如冷轧、冷拔、冷锻、冲压、冷挤压等。冷加工变形抗力大，在使金属成形的同时，可以利用加工硬化提高工件的硬度和强度。用切削工具(包括刀具、磨具和磨料)把坯料或工件上多余的材料层切去成为切屑，使工件获得规定的几何形状、尺寸和表面质量的加工方法。任何切削加工都必须具备3个基本条件:切削工具、工件和切削运动。切削工具应有刃口，其材质必须比工件坚硬。不同的刀具结构和切削运动形式构成不同的切削方法。用刃形和刃数都固定的刀具进行切削的方法有车削、钻削、镗削、铣削、刨削、拉削和锯切等；用刃形和刃数都不固定的磨具或磨料进行切削的方法有磨削、研磨、珩磨和抛光等。切削加工是机械制造中最主要的加工方法。虽然毛坯制造精度不断提高，精铸、精锻、挤压、粉末冶金等加工工艺应用日广，但由于切削加工的适应范围广，且能达到很高的精度和很低的表面粗糙度，在机械制造工艺中仍占有重要地位。在金属工艺学中，冷加工则指在低于再结晶温度下使金属产生塑性变形的加工工艺，如冷轧、冷拔、冷锻、冷挤压、冲压等。 [0011] 对于升温阶段而言，阶段I：匀速升温直至炉温达到至500-600℃，升温速度1-2℃/s，保温50-60min，该阶段对零件进行预热，可以有效地去除整个零件的内部应力；阶段II：继续匀速升温至750-850℃，升温速度8-10℃/min，保温30-40min，零件组织开始奥氏体化； 阶段III：继续匀速升温至950-1000℃，升温速度8-10℃/min，保温30-40min，零件组织内部的易熔碳化物开始转化，充分溶解到奥氏体中；阶段IV：继续匀速升温至1100-1200℃，升温速度4-6℃/min，保温20-30min，使零件组织内部的难熔碳化物充分溶解。整个过程分阶段匀速升温，有利于于曲面异形零件的成型点位的组织结构变化，该阶段的热处理方法可以使零件组织结构更加均匀，力学性能更佳。 [0012] 本发明的有益效果是：（1）、通过成型初加工加工出曲面异形尺寸，降低了冷加工的公差等级，减少了加工难度，然后进行热处理，最后进行抛光处理，替代了现有工艺中初加工-半精加工-研磨的工艺，减少了冷加工的次数，在满足零件硬度的要求上，简化了异形曲面零件的加工工艺，提高了加工效率； （2）、在升温过程中，通过组织内部结构的变化，极大程度上地控制异形曲面零件的热应力，使其异形结构具有较高的硬度和耐磨性能，便于后续的回火、深冷及抛光处理，提高了整个工艺的效率； （3）、整个过程除了初期的成型冷加工和后期的抛光处理，其余工艺均在真空加热炉中进行，减少了加工造成的尺寸误差，提高了曲面异形零件的加工精度，降低了其加工难度； （4）、通过微变形热处理，即在真空中通过控制组织应力与热应力，使其达到平衡，变形量可以控制在0.01mm以内，解决了高硬度、难加工的异形曲面零件成型位置微变形控制难的问题； （5）、增加了硬度控制回火和组织稳定回火工艺，在满足尺寸精度的前提下，可以对异形曲面零件成型位置的硬度进行有效地控制，特别适用于模具加工行业。 附图说明 [0013] 图1为本发明实施例1中升温步骤的工艺曲线图。 具体实施方式[0014] 下面结合附图和实施例进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。 [0015] 实施例1一种曲面异形零件成型位置微变形控制热处理工艺，它包含以下步骤： S1、成型初加工：在零件的待成型点位进行曲面异形尺寸的加工，降低其尺寸的1个公差等级； S2、装炉：将加工后的零件放入真空加热炉中，抽真空处理，使其压力在0.1Pa； S3、如图1所示，升温处理，包含以下升温步骤：a、匀速升温直至炉温达到至550℃，升温速度1.5℃/s，保温50min；b、继续匀速升温至800℃，升温速度8.5℃/min，保温30min；c、继续匀速升温至1000℃，升温速度8℃/min，保温30min；d、继续匀速升温至1120℃，升温速度5℃/min，保温25min； S4、微变形热处理：通入压力3bar的保护性气体进行冷却，快速冷却至350℃，恒温 5min，然后自然冷却至70℃出炉； S5、高温回火处理：将零件放入真空加热炉中进行回火处理，抽真空处理，使其压力在 0.1Pa，回火温度570℃，回火时间2h，自然冷却出炉； S6、深冷处理：对零件进行-120℃的深冷处理，处理时间2h； S7、硬度控制回火：将零件放入真空加热炉中进行回火处理，抽真空处理，使其压力在 0.1Pa，对零件进行回火处理直至零件表面硬度达到60HRC，回火温度570℃，自然冷却； S8、组织稳定回火：继续对零件进行回火处理，回火温度550℃，回火时间3h，然后自然冷却出炉； S9、抛光处理：对零件进行抛光处理，直至零件尺寸的公差等级满足要求。 [0016] 实施例2一种曲面异形零件成型位置微变形控制热处理工艺，它包含以下步骤： S1、成型初加工：在零件的待成型点位进行曲面异形尺寸的加工，其尺寸的公差等级要求降低2个等级； S2、装炉：将加工后的零件放入真空加热炉中，抽真空处理，使其压力在0.001Pa； S3、升温处理，包含以下升温步骤：a、匀速升温直至炉温达到至500℃，升温速度1℃/s，保温55min；b、继续匀速升温至750℃，升温速度8℃/min，保温35min；c、继续匀速升温至950℃，升温速度10℃/min，保温35min；d、继续匀速升温至1100℃，升温速度5℃/min，保温 30min； S4、微变形热处理：通入压力2.5bar的保护性气体进行冷却，快速冷却至300℃，恒温 8min，然后自然冷却至60℃出炉； S5、高温回火处理：将零件放入真空加热炉中进行回火处理，抽真空处理，使其压力在 0.001Pa，回火温度500℃，回火时间4h，自然冷却出炉； S6、深冷处理：对零件进行-150℃的深冷处理，处理时间1.5h； S7、硬度控制回火：将零件放入真空加热炉中进行回火处理，抽真空处理，使其压力在 0.001Pa，对零件进行回火处理直至零件表面硬度达到58HRC，回火温度520℃，自然冷却； S8、组织稳定回火：继续对零件进行回火处理，回火温度570℃，回火时间2h，然后自然冷却出炉； S9、抛光处理：对零件进行抛光处理，直至零件尺寸的公差等级满足要求。 [0017] 实施例3一种曲面异形零件成型位置微变形控制热处理工艺，它包含以下步骤： S1、成型初加工：在零件的待成型点位进行曲面异形尺寸的加工，其尺寸的公差等级要求降低2个等级； S2、装炉：将加工后的零件放入真空加热炉中，抽真空处理，使其压力在0.02Pa； S3、升温处理，包含以下升温步骤：a、匀速升温直至炉温达到至600℃，升温速度2℃/s，保温60min；b、继续匀速升温至850℃，升温速度10℃/min，保温40min；c、继续匀速升温至 980℃，升温速度9℃/min，保温40min；d、继续匀速升温至1200℃，升温速度4℃/min，保温 30min； S4、微变形热处理：通入压力2.8bar的保护性气体进行冷却，快速冷却至400℃，恒温 10min，然后自然冷却至80℃出炉； S5、高温回火处理：将零件放入真空加热炉中进行回火处理，抽真空处理，使其压力在 0.02Pa，回火温度550℃，回火时间3.5h，自然冷却出炉； S6、深冷处理：对零件进行-140℃的深冷处理，处理时间1.8h； S7、硬度控制回火：将零件放入真空加热炉中进行回火处理，抽真空处理，使其压力在 0.02Pa，对零件进行回火处理直至零件表面硬度达到62HRC，回火温度560℃，自然冷却； S8、组织稳定回火：继续对零件进行回火处理，回火温度500℃，回火时间4h，然后自然冷却出炉； S9、抛光处理：对零件进行抛光处理，直至零件尺寸的公差等级满足要求。 [0018] 实施例4一种曲面异形零件成型位置微变形控制热处理工艺，它包含以下步骤： S1、成型初加工：在零件的待成型点位进行曲面异形尺寸的加工，其尺寸的公差等级要求降低3个等级； S2、装炉：将加工后的零件放入真空加热炉中，抽真空处理，使其压力在0.05Pa； S3、升温处理，包含以下升温步骤：a、匀速升温直至炉温达到至520℃，升温速度1.8℃/s，保温58min；b、继续匀速升温至780℃，升温速度9℃/min，保温30min；c、继续匀速升温至 960℃，升温速度8℃/min，保温30min；d、继续匀速升温至1150℃，升温速度6℃/min，保温 25min； S4、微变形热处理：通入压力3bar的保护性气体进行冷却，快速冷却至350℃，恒温 5min，然后自然冷却至65℃出炉； S5、高温回火处理：将零件放入真空加热炉中进行回火处理，抽真空处理，使其压力在 0.05Pa，回火温度520℃，回火时间3h，自然冷却出炉； S6、深冷处理：对零件进行-135℃的深冷处理，处理时间2h； S7、硬度控制回火：将零件放入真空加热炉中进行回火处理，抽真空处理，使其压力在 0.05Pa，对零件进行回火处理直至零件表面硬度达到60HRC，回火温度530℃，自然冷却； S8、组织稳定回火：继续对零件进行回火处理，回火温度550℃，回火时间4h，然后自然冷却出炉； S9、抛光处理：对零件进行抛光处理，直至零件尺寸的公差等级满足要求。 [0019] 实施例5一种曲面异形零件成型位置微变形控制热处理工艺，它包含以下步骤： S1、成型初加工：在零件的待成型点位进行曲面异形尺寸的加工，其尺寸的公差等级要求降低2个等级； S2、装炉：将加工后的零件放入真空加热炉中，抽真空处理，使其压力在0.04Pa； S3、升温处理，包含以下升温步骤：a、匀速升温直至炉温达到至580℃，升温速度1.4℃/s，保温60min；b、继续匀速升温至820℃，升温速度9.5℃/min，保温35min；c、继续匀速升温至1000℃，升温速度8.5℃/min，保温35min；d、继续匀速升温至1200℃，升温速度4.5℃/min，保温25min； S4、微变形热处理：通入压力3bar的保护性气体进行冷却，快速冷却至380℃，恒温 7min，然后自然冷却至70℃出炉； S5、高温回火处理：将零件放入真空加热炉中进行回火处理，抽真空处理，使其压力在 0.04Pa，回火温度550℃，回火时间3.5h，自然冷却出炉； S6、深冷处理：对零件进行-120℃的深冷处理，处理时间1.8h； S7、硬度控制回火：将零件放入真空加热炉中进行回火处理，抽真空处理，使其压力在 0.04Pa，对零件进行回火处理直至零件表面硬度达到62HRC，回火温度500℃，自然冷却； S8、组织稳定回火：继续对零件进行回火处理，回火温度520℃，回火时间3.5h，然后自然冷却出炉； S9、抛光处理：对零件进行抛光处理，直至零件尺寸的公差等级满足要求。 |
||||||
QQ群二维码
意见反馈
意见反馈