1.新產(chǎn)品開發(fā)注意事項(xiàng)
作為熱處理行業(yè)工程技術(shù)人員，尤其是在企業(yè)工作的熱處理技術(shù)人員，慣常的本職工作就是按照客戶要求，制定合理的熱處理工藝，實(shí)現(xiàn)技術(shù)文件（圖樣）技術(shù)要求。但是，產(chǎn)品的生產(chǎn)制造是一個系統(tǒng)工程，尤其是新產(chǎn)品開發(fā)，在其從無到有，從圖樣設(shè)計到成品應(yīng)用的過程中，各個環(huán)節(jié)必須要相互配合，彼此協(xié)調(diào)，最終實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的使用功能，如果各自為營，各管一段，往往難以達(dá)到新產(chǎn)品設(shè)計目標(biāo)，得到低端產(chǎn)品。
熱處理技術(shù)作為產(chǎn)品的“內(nèi)科醫(yī)生”，應(yīng)該放大視角，瞻前顧后，所謂“瞻前”，就是關(guān)注產(chǎn)品選材，關(guān)注產(chǎn)品的生長基因；“顧后”就是對走出熱處理的產(chǎn)品繼續(xù)關(guān)注，關(guān)注其熱后工序，甚至其裝配、服役情況，承載能力及使用壽命問題等。
2.新產(chǎn)品技術(shù)要求苛刻
下面通過一件實(shí)例，來反映材料及熱處理技術(shù)在新產(chǎn)品開發(fā)中的作用和影響。
今年技術(shù)部門接到客戶某新產(chǎn)品的技術(shù)文件，產(chǎn)品如圖1所示。
圖樣技術(shù)要求中規(guī)定了材料，即AISI 4140（相當(dāng)于國產(chǎn)42CrMo）以及“具體”的熱處理工藝，即調(diào)質(zhì)+感應(yīng)淬火：加熱到845℃并保溫1h→油淬后檢測，淬火態(tài)硬度58～62HRC→300℃回火時間1h→冷卻至室溫，硬度40～45HRC；一次性感應(yīng)淬火→180℃回火1h→冷卻至室溫檢測→表面硬度58～62HRC，心部硬度40～45HRC→有效硬化層深度0.4～0.8mm。
看到圖樣及其技術(shù)要求后，我們非常為難。在機(jī)械行業(yè)里，4140鋼是典型的軸件材料，與感應(yīng)淬火強(qiáng)化工藝也是常用搭配，所以上述技術(shù)要求的初衷沒有問題。
但問題在于該技術(shù)要求過細(xì)，既規(guī)定了結(jié)果，又規(guī)定了過程；某些要求不合理，結(jié)果難以實(shí)現(xiàn)，例如：40～45HRC的調(diào)質(zhì)硬度，后面的機(jī)加工（刀具）怎么承受？0.4～0.8mm的硬化層深度，感應(yīng)熱處理怎么保證？整個軸件一次性感應(yīng)淬火，尤其是端部內(nèi)花鍵，如何實(shí)現(xiàn)？對此如此復(fù)雜的外形、結(jié)構(gòu)，對應(yīng)的感應(yīng)器（圈）制作也有很大難度。
對此，我們經(jīng)過謹(jǐn)慎考慮、權(quán)衡，并與客戶協(xié)商，對該原設(shè)計做出洗心革面式的修改：材料改為SAE8620H；熱處理改為滲碳淬火。
3.技術(shù)要求修改后實(shí)施
修正后的產(chǎn)品生產(chǎn)流程為：鍛造→等溫正火→粗車、精車→插內(nèi)花鍵→銑孔、鉆螺紋孔→滲碳淬火（螺紋防滲）→拋丸→研磨中心孔、校直→檢驗(yàn)→鏜孔、魔外圓→磁粉探傷→終檢。
制定滲碳淬火工藝（見圖2）及技術(shù)要求：表面硬度≥660HV；有效硬化層為0.50～0.90mm（含外圓磨量）；心部硬度為35~45HRC；表層組織要求齒角碳化物1～3級，齒面馬氏體要求1～5級，殘留奧氏體1～5級；非馬氏體層≤0.02mm。
在圖3所示檢測位置進(jìn)行硬度和金相組織的檢測，檢測結(jié)果：表面硬度為731HV；有效硬化層深度是0.83mm（513HV），已考慮磨量在內(nèi)；心部硬度是38HRC、39HRC（花鍵）；表層組織是碳化物2級，馬氏體及殘留奧氏體3級；心部組織是低碳馬氏體加少量貝氏體；非馬氏體層為0.012mm。
在外在質(zhì)量方面，由于在熱處理裝爐方式及工藝參數(shù)設(shè)置方面的充分考慮，校直方面：首批次30件產(chǎn)品中，最大彎曲變形量為0.18mm；塞規(guī)檢驗(yàn)內(nèi)花鍵，變形狀態(tài)良好。
在齒輪產(chǎn)品三大強(qiáng)化工藝中，滲碳淬火后在具有較高表面硬度、良好的耐磨性和疲勞強(qiáng)度的同時，保持心部低碳鋼淬火后的沖擊韌性，其良好的強(qiáng)韌性搭配，以及在抗彎、抗扭、抗沖擊載荷方面的優(yōu)越性，都比感應(yīng)淬火略勝一籌。
目前，首批產(chǎn)品作為樣件，已經(jīng)在國外完成裝機(jī)臺架試驗(yàn)，即將開始批量生產(chǎn)。
4.結(jié)語
上述實(shí)例以及多年工作經(jīng)驗(yàn)表明，在新產(chǎn)品開發(fā)，甚至在既有產(chǎn)品制造過程中，熱處理技術(shù)人員可以有更多的作為，有熱處理技術(shù)人員參與的產(chǎn)品設(shè)計及制造，工藝流程、制造成本更為合理，最終獲得更可靠、更完美的產(chǎn)品。
作者：牛萬斌，吳思良，張世新
單位：浙江雙環(huán)傳動機(jī)械股份有限公司
來源：《金屬加工（熱加工）》雜志
| |