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[资料] 利用正交试验法对正火工艺的探讨

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发表于 2011-6-9 21:24:12 | 显示全部楼层 |阅读模式

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热处理是改善钢的组织与性能的基本途径之一,它是机械零件加工制造过程中的一个重要工序。而作为预备热处理,锻后正火是为了消除前加工工序(锻造)的某些缺陷,并为随后的工艺操作(机械加工、淬火等)做好准备。正火的目的就是为了细化晶粒,改善组织,提高锻件的切削加工性能(在材料角度上,硬度和组织影响最大)。因此,为了提高锻件的可加工性,进行正火工艺的探讨。
7 m6 Z" A- o" w, z" A& X1 Q( g7 p图1为某厂的变速器中间轴锻件毛坯,材料为8620H。据统计,正火后的硬度为140~150 HBW。一般情况下,钢的硬度为160~203 HBW时,其切削性能最好。
0 j- ^& q0 k3 p' K  G 20088151513.jpg 2 V) H! z9 @- r  v5 @& f
图2为正火工艺的控制曲线。不难发现工艺主要由6个主要参数因素控制:A:加热时间t1;B:加热温度τ1;C:保温(一)时间t2;D:风冷时间t3;E:保温温度t4;F:保温(二)时间t4。以下利用正交试验法对正火工艺进行试验设计和分析。  K/ ^- ?8 v% X" Y2 j) d4 D* A0 ]: M
200881515126.jpg
8 P" }& \3 M/ q/ V0 Z一、正交试验法的概述# L$ B, C$ ~5 L, k- V  X

$ R9 z3 a# z" U1.正交试验法
  U2 p& \- I% j) O; O正交试验法是利用正交表安排试验和分析试验结果的试验设计方法。它在牛产、科研和开发等多个领域内已得到广泛的应用.它可以用较少的试验次数获得较优的结果。指标就是试验要考察的效果;因素就是对试验指标可能产生影响的原因;水平是指因素在试验中所处的状态和条件。正交表是…种规格化的表格,它给出了各种因素和水平的代表性很强的试验组合,以便查用,其代号为: & `: v& M2 ~  K8 M/ v+ `1 l
LN(MK) - s$ `# e& ?6 _  K% V' |; n
代号中 L——正交表的代号; - T/ j: t; Y  g5 K" q
N——正交表的横行数,即试验次数; # P# R! N" v/ f6 B& }9 V& q: Y9 b
M——字码灵敏,即每个因素的水平数(或位级数);
8 J! m8 x# U" w7 [' u, t) oK——正交表的纵列数,即可容纳的试验因素数。 5 D8 o3 p+ I- p
例如,L4(23)就表示可进行3种因素、2个水平、共4次试验的正交试验。
+ w  t, U5 g6 w/ h2.正交试验法的流程 1 r1 R  H6 s) T6 @6 ]
(1)明确试验的目的。 3 d6 K5 R! k# \8 ^
(2)确定试验的指标。 " J+ q- `# c4 m$ A$ k
(3)挑因素,选水平。
5 }: u2 A- [4 |0 @(4)设计试验方案。
- f7 x) L- w2 i! Q(5)实施试验方案。
" C9 W  j" }% V. S- v# s% |$ w  E(6)试验结果的分析。
8 c5 M! J: x' ~$ F5 X(7)反复调优试验以逼近最优方案。
0 M! J: G, A7 k0 R3 H# k7 w(8)验证试验并通过生产验证确定较优方案。 9 m6 B8 |. v3 G5 ~& m# J
(9)结论和建议。 二、正火工艺试验的设计和分析
- a% w' ^# [. w2 s* t7 {1.试验目的和指标
& c# n+ }/ N6 x' h" V9 ]: c试验目的:提高锻件的可加工性,得到适应切削加工的硬度(160~180 HBW)。
% z" a  I9 j  n8 X. p考核指标:钢材硬度HBW值。7 }; z- @3 o4 \! y3 d* _+ ~
2.制定因素水平表
- p2 w" ]2 L( S" o: p2 b' V由图2和上述可得,影响正火工艺的主要因素有:/ S" |1 }! l( ]6 E" f7 e
A:加热时间t1;B:加热温度τ1;C:保温(一)时间t2;D:风冷时间t3;E:保温温度τ4;F:保温(二)时间t4。6 d* R9 @3 i. I6 U/ I" I' e
各因素水平是根据以往的经验和资料通过分析制定,其因素水平如表1所示。' `* e2 C# Z( R. ^( d6 s
200881515355.jpg
2 e% o8 b$ P8 e由表1可知,试验可用二水平正交表(如表2所示)进行。, f9 L4 t% v) w! F- f5 F7 j& V# y
20088151554.jpg
9 ]4 ^' J6 l0 {# O- b  A3 z试验表的安排如表3所示。1 s9 S( X2 n) q! z. k& d8 r2 ?" ]* m
200881515520.jpg 2 e/ H+ \3 Q' i% Z- p; b
由表3可以看出,表中已列好试验方案八个,表中的每一个横行给出了一组试验方案。例如,第一组试验方案为:A1 B1 C1 D1 E1 F1/ P- ?( l. E# `/ I6 i
3.试验并进行试验结果的分析
9 d+ C6 H% G' u  Y# s' _) s9 W9 F进行试验,并将试验结果,即所达到的指标记入相应的试验方案旁,如表4所示。
! M7 r+ _& M! [* w& E# l 200881515558.jpg ; o- i/ |5 W' I8 u
由试验分析表可得,方案3、5、7均可到达指标的硬度范围,但从切削角度筛选,方案7较优。从R值看出,RE=6最大,说明保温温度τ4在试验指标中是主要原因。按主次因素可排列如下:* x3 M# N: X  d2 M# L4 o
200881515621.jpg
) |; R2 [/ |6 I5 C+ _1 ^' U; P' ^最优方案一般就是最优水平的组合,所谓最优水平的组合就是指由全体因素最优水平组成的试验条件。在表4中选出最优水平如表5所示。试验的硬度结果为168HBw。- W% x9 h6 E# r5 m/ A. p
200881515640.jpg / }& r8 U1 D9 v/ \1 K7 D1 G- B5 Y
如果没有其他需要调整,最优水平组合可作为最优方案,并按此方案进行试生产。如果生产后效果还不够理想,可进行第二次正交试验,以寻求史好的条件。
9 A! R% v2 G, y, u经最优方案进行试生产,锻件毛坯硬度为168HBw,已完全满足了切削加工的要求。故将其方案定为该锻件的生产工艺。其工艺曲线如图3所示。
) Y' D) ]1 {' |# L2 t 200881515658.jpg
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