热处理零件的结构工艺性

一、热处理零件的结构工艺性

所谓零件的结构工艺性，是指所设计零件的结构，在满足使用要求的前提下，实施制造的可行性和经济性，即制造零件的难易程度。零件的结构工艺性是评定零件结构合理与否的主要指标之一。零件的结构形状对热处理质量影响很大。零件截面尺寸的变化，直接影响到淬火后的淬透层深度，影响到淬火应力在工件中的分布，从而对变形产生很大影响。零件的几何形状对淬火变形与开裂的影响更为显著。因此，在设计零件结构时一般要充分考虑与热处理相关的结构工艺性问题。实践中常用的措施如下。

1．零件结构中应尽量避免尖角、棱角，尽量减少台阶

零件的尖角、棱角处很容易产生应力集中，是淬火时最易开裂的危险部位，一般应设计成圆角或倒角。台阶的棱边及根部也易应力集中，应倒角或采用圆弧过渡，如图6-39所示。

图6-39　避免尖角、棱角、倒角的结构

2．零件外形应尽量简单，避免厚薄相差悬殊的截面

截面尺寸相差太大的零件，热处理时散热不均匀，变形开裂倾向明显增加，设计时应力求改善。必要时，可采取加厚零件截面较薄部位、在尺寸较大的部位开设工艺孔、合理安排孔槽的位置及变盲孔为通孔等措施，如图6-40所示。

图6-40　避免零件截面尺寸过大

3．尽量采用对称结构和封闭结构

为了避免应力分布不均匀而产生变形，零件设计时应尽量采用对称结构，图6-41(a)是镗杆采用对称结构的实例。开口形状的零件淬火时极易变形，应采取相应的措施。如图6-41(b)所示的弹簧夹头，其槽口部位因结构上需要为开口型，但在制造时，可先加工成封闭结构，淬火、回火后再用薄片砂轮切开成开口状，以减少变形。零件的形状越复杂，变形开裂倾向越严重。在满足使用要求的前提下，应尽量简化零件结构。另外，如果感应淬火零件的形状过于复杂，则可能导致其加热感应器制作困难甚至无法制作。

图6-41　尽量采用对称封闭结构

4．采用组合结构

对一些热处理时容易变形，或者尺寸较大、形状复杂的零件，变整体结构为组合结构，是一个舒缓应力集中、减小变形开裂的有效措施，应自觉加以利用。图6-42为高速钢制的M12螺栓冷墩凹模，采用整体式结构时模具寿命约1万件。后改用图中所示的预应力组合式结构，避免了尖角处的应力集中，其寿命达到6万件，克服了整体式模具早期胀裂现象。

图6-42　采用组合结构

如果通过改进零件结构仍难达到热处理工艺要求时，就应采取其他措施来防止变形和开裂等缺陷问题。例如，合理安排热处理工艺路线;修改工件热处理技术条件;根据热处理变形规律妥善安排冷热加工配合，调整变形和公差;甚至更换材料和改进热处理操作工艺方法等。