控制扇形板氮化变形探讨

江 洲

（常州宝菱重工机械有限公司，江苏 常州 213019）

零件在氮化过程中变形是一个复杂的问题，特别是薄壁类、细长零件，氮化变形是更难控制。扇形板作为开卷卷取卷筒结构的重要零件，结构复杂，对尺寸及配合的形位公差要求严格。扇形板外圆为提高耐磨性，氮化是其常用的处理方式。由于扇形板对各斜面啮合的面积及平行度要求极高，而且氮化后不能研磨，控制氮化变形变得更为重要。下面就氮化扇形板的工艺及工装控制变形方面进行简单介绍。

1 氮化扇形板加工工艺

针对图1所示扇形板，圆弧处厚度仅30mm，长约2100mm。对加工单位，控制机加工内应力是控制氮化变形的措施之一。下面简单介绍此扇形板的工艺及减少机加工应力措施：

图1

①粗加工，单边余8 mm。

②探伤后后调质处理。

③划线，确认弯曲变形量，保证加工余量。

④半精加工，注意考虑扇形板除应力变形，内腔基准面及装配配合面单边余3 mm；注意装配时不配合面直接加工成品，并加工时使用切削液。

⑤送氮化厂家除应力，利用专业氮化厂家经验，更多去除机加工内应力，注意垂直悬挂。

⑥精铣各配个斜面及T型槽成，注意松压板，保证斜面落差及平行度。

⑦与装配，研磨，保证扇形板斜面接触面。

⑧车磨扇形板外圆弧，制定精加工车磨参数，如车床 Vc=25 m/min，ap=0.5 mm，f=0.35 mm/r。

⑨氮化，注意装在氮化工装上一起进氮化炉。

2 氮化扇形板氮化工装

经过前面实践，此种扇形板在未使用氮化工装时，第一次氮化后外圆弧变形量达0.7 mm，完全无法满足装配及使用要求，经过第二次、第三次氮化后变形量在0.2～0.3 mm。这样浪费了大量人力、物力及时间。

氮化工装设计整体思路是将扇形板固定在工装上，增加扇形板刚性，控制变形，要求：

（1）工装首先要刚性好，确保工装在氮化过程基本不变形。工装架采用H型钢平面焊接钢板，拼焊好后氮化前除应力，再加工。

（2）考虑扇形板整体氮化，与工装接触面最好是不需氮化的面。此种扇形板斜面上装铜衬板滑动，可以不氮化。工装利用扇形板斜面上螺孔，设计楔块装在扇形板斜面上。

（3）扇形板在自由状态下，将楔块底面光平，再固定在工装架上。由于扇形板自由状态可能已经变形，需在对应楔块底面垫不锈钢片，保证氮化前外圆弧母线变形在0.1mm内。

（4）扇形板右端装配时有配合要求。现利用扇形板端面螺孔，用端板固定在工装架上。

该套装经过两套扇形板氮化结果，氮化后大部分变形在0.15mm以内，满足装配及使用要求。下面是扇形板氮化数据。

图2 扉形板氮化工装装配示意图

表1 扇形板氮化数据

扇形板氮化变形受多因数的影响。在具体的生产条件下，制定合适的加工工艺及切削参数，减少机加工应力，设计合理的氮化工装，能有效的减少和控制氮化变形，满足图纸设计及使用要求。