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机械工程师
MECHANICAL ENGINEER
活塞环加工过程中的热定型和氮化方法
李肖霞,王念运
(给尔汽轮机厂有限责任公司,哈尔滨150046)
摘要:主要介绍了一种平搭口活塞环的加工过程,以及在加工过程中进行热定型和氮化的方法。
关键字:活塞环;热定型;氮化
中图分类号:TG156.82
文献标志码:B
文章编号:1002-2333(2017)05-0145-02
问题描述
在某机组中,设计方案中的活塞环为平搭凵形式,形
其余
状见图1。设计要求为:材质38 CRMOALA,毛坯硬度197
241HB;外园A表面氮化,层深不小于0.3mm,硬度不小
于900HV,脆性不小于三级,其余表面允许氮化;白由状
念下尺寸K=91,工作状态下K=3±1,闭合时开凵处搭接面
间隙小于0.03mm
通过分析活塞环形状和设计技术要求,结合实际加
工经验,分析这类活塞环在加工过程中的变形问题往往
图1活塞环零件图
是工と难点,主要体现在以下4个方面:1)开口处K值难以2提出活塞环加工工艺方案
保证;2)开口处搭接而间隙0.03mm难以保证:3)内外圆
该淅塞环的特点是薄(壁厚只有4mm)、开口处尺
变形较难控制;4)上下端面易变形。
寸难保证、搭接面间隙要求高、外圆要求氮化,因此在进
在转轴的顶部固定有安装座4,安装座包括底板41和2
个轴孔中穿设联动轴,联动件的侧而贴靠连接在吊臂
块侧板42。底板连接在转轴的顶部,2块側板垂直固定在架的側壁上,当吊臂架转动时,能带动联动件随动,从而
底板上方并且相互平行.在2块侧板之间形成了一个安帯动联动轴转动,引起防护架的转动
装槽
作为改进后的机械结构,连接件具有圆环连接部和
在2块側板之间架设安装轴5,在安装轴上套设吊方块连接部,圆环连接部套在安装轴上且圆周面贴靠在
臂架6,在吊臂架的顶部铰接提升杆7,具体结构为在吊吊懵架的端部,方块连接部一体连接在圆环连接部上并
臂架的顶部固定铰接轴61,在提升杆一端的端部开设铰且与减震弹簧顶端相连
接孔71,铰接轴穿设在铰接孔中,提升能绕铰接轴转
与现有技术相比,减震机构的优点在于:滅震弹簧和
动,但当转动一定角度后,提升杆的内壁会与铰接轴发生阻尼棒一方面可以起到滅震缓冲的作用,另一方面,当提
卡接,以防止其过度转动。
升杆受力过大要快速下垂时,会拉仲减震弾簧和阻尼棒,
在前面所述的安装槽中设置减震防护机构8,减震此时,减震弹簧和阻尼棒会提供反向的阻力进行缓冲,防
防护机构包括阻尼棒81和减震弹簧82,在底板上开设止提升杄和防护架快速碰撞造成两者的损伤。由此解决
安装通孔(图1中未示出),阻尼棒位于底板的下方,诚震了生产中原有机构安全性能低的难题
弹簧底端穿过安装通孔与阻尼棒相连,减震弹簧顶端通2结语
过连接件9与吊臂架相连。这里所指的连接件具有圆环
在生产实践中,提升机作为生产中的重要环节,对安
连接部91和方块连接部92,圆环连接部套在安装轴上,全生产、成本控制等都起着至关重要的作用。因此、对提
且圆周而贴靠在吊臂架的端部,方块连接部一体连接在升机抗震机构从可靠性、实用性和安全性上进行改进是
圆环连接部上并且与减震弾簧顶端相连。为了駅动安装十分必要的,可以提高提升机的力学性能,保证了生产过
轴和前述的转轴转动,在底板上还连接驱动电动机411,程中的安全性,使其在生产中发挥更重要的作用,并降低
在提升杆的端部设置吊环72,用于吊起工件。此外,難成木、提高了经济性能,起到增产增效的良好应用
该动电动机通过线缆与安装轴和转轴相连
还包括防护架10,防护架位于吊彆架的下方,两者之间
形成间隙。前述防护架一端抵接在提升杆上,并日通过铵作書筒介:张国艳抱(1976-),女,教校,研究方向为机械设计与制意
接的方式固定,另一端通过联动件101与吊臂架联动,这
及其自动化。
里的联动件具有2个轴孔,一个轴孔中穿设安装轴5,另收稿日期:2016-12-17
网址:Www.Xgcs.com电邮:hrbengineerd163.com2017年第5期145
万方数括
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表3活塞环氮化后尺寸
外圆単面跳动
K值
B值
0.1
计氮化要求的前提下、也能起到热定型的作用,所以,氮
化过程是本试验研究的另一个重点。
热定型工序
在热定型工序,活塞环处于自由状态,呈现出椭圆形
状,并非标准的圆形,按自山状态K值将工件弯准,多次校
形,并检査K值处于8~12mm范围内。热定型工装如图2所
图2活塞环的回火定型工装
示,活塞环自由状谷放入上下压板之间,调整好开处间
隙,避免搭接处错牙现象,用床板压紧,外圆用卡箍夹紧
装好热定型工装后,人热处理炉进行定型,热定型工艺曲
温度
580±10℃
线如图3所示
≤60℃/h
热定型前、后都检查活塞环的尺寸,测量数据见表1
从定前后活塞环尺寸变化情况況来看,内孔和外圆都较
定型前胀大,开口处K值变大,B值明显变小,但是定型后
≤80℃C/h
150℃/h
出炉空冷
还不能满足设计要求,还常要采取其他措施。从试验结果
时h
分析,在热定型时应注意以下事项:1)开口处K值必须在
图3热定型工艺曲线
设计图样要求的自由状态K值范围内,尽量接近下限(在
表1热定型前后活塞环尺寸对比
mm定型过程中开口处会张开);2)搭接面间隙B值可以比图
对比项内孔长内孔短外圆长外圆短
样尺寸稍大一些,但是开口处不能错牙。
轴轴
轴轴伯B值
3.2氮化工序
定型前d72.669.098.0d95.680.10
氮化工序一方而是为了满足设计要求,另一方面在
型后73.069.099,6d95
高温下对搭接而间隙B再次调整。氮化前将试验件加工到
行工艺方案设计时,要考虑粗加工后去机械加工应力、开工作状态,具体尺寸见表2,即外圆单而留0.15mm余量
1后热定型、氮化付用工装保证尺寸要求等工艺措施。提内孔单面留0.15mm余量,端面单面留02m余量。
出如下工艺试验方案:型材下料→调质处理→粗车内外
将活塞环校型到工作状态进行氮化,为了保证氮化
圆及端面一→去加工应力退火→机械加工、开口一热定质量并调整搭接面B的间隙,定制氮化工装,如图4所示。
卿→修搭接口平而→上车夹具半精加エ→ト氮化エ装氮将销子穿入底板中.底板置す平整地面上将调整好的多
化→修搭口平而→精蘑→檢验
个活塞环依次放在工装底板上,保证活塞环之间紧密贴
工艺试验及结果
合,内外径一致,盖上盖板,根据安装的数量用垫片调整
活塞环在机械加工及开口过程中,会产生较大的拠最后将楔形块敲入销子中固定。在510℃左右进行氮化处
械加工应力且开口尺寸较难保证,因此热定型工序是本理。氮化处理后,檢查活塞环的尺す,如表3所示。
试验研究的重点,同时,因氮化过程温度较高,在满足设
氮化后,外圆单面跳动为O.1mm.所留余量能抵消氮
化产生的变形量,B值较热定型后有所降低,满足设计要
表2氮化前活塞环尺寸
m求。氮化后的活塞环进行精暦,暦削后的零件尺寸完全满