内花键套是连接150t载重汽车电动机轴与工作轴的重要零件,实际相当一种高速重载刚性联轴器,其材料为20Cr2Ni4A 钢.内花键套主要尺寸及精度要求很高.内花键套工作中在传递较大扭矩的同时,承受高强度冲击载荷和振动应力作用,键槽壁部位还受到摩擦,磨损作用和高温,高速运转工作条件的考验,服役条件相当恶劣.内花键套热处理工艺为:900-950℃渗碳,880℃油淬,第二次淬火为780℃油淬,200℃回火空冷.两次淬火工艺,工件淬透性好,并使工件晶粒细化.生产中发现,内花键套热处理后发生畸变,使内花键套装配困难,并且工作中造成工件受力不均匀和局部磨损严重,工件寿命大大下降,工件要求工作寿命为3年,而实际服役寿命仅2-3个月.
根据以上分析,提出内花键套工艺改进措施如下:
1)改进工件加工流程.先进行精加工,然后进行热处理,并取消热处理后精磨工序加工,工件加工流程为:锻造→完全退火→粗加工→半精加工→精加工→渗碳,高温回火,空冷淬火,低温回火→装配→成品.
2)改进热处理工艺.采用高频感应加热电源对内花键套进行淬火.并取消深冷处理,以减少工件内应力;采用空冷淬火代替油淬,使工件淬火冷却速度缓和,减少内应力,因而内花键套变形明显减小.另一方面,新工艺采用空心芯轴代替实心芯轴,使工件内部和表面温度梯度减少和趋于一致,从而使内应力进一步下降.
3)热处理操作要点是使工件与环境温度及变化保持一致,使两者热交换均匀性良好,如工件在炉中架空一定高度等.
4)改进机加工工艺.精加工时,采用高精度芯轴,半精加工用芯轴在精加工前卸下以释放应力.
5)提高工件加工精度.内外表面加工精度提高1级,内孔键槽加工精度提高半级.工件精度提高可改善工件对称度,提高工件刚性和抗变形能力,而且留有一定裕量以弥补热处理畸变,从而缓和热处理畸变隐患.
6)增加精拉键槽工序.在拉削键槽后,经时效处理后,再进行精拉削键槽加工.
20Cr2Ni4A钢花键套采用高频感应加热电源来改进工艺处理后,工件质量优良,达到了技术要求指标,解决了热处理畸变大和工件装配困难问题,工件使用寿命大大提高,生产运行正常,技术经济效益良好.