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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。 # S+ s, P2 Y/ `; }8 B2 `. }& Y8 R
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。
: A! c3 }' N# r( @  P6 i 20088151513.jpg
& t) L3 g3 v3 z: }  Y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。
+ M1 j, p% ]) J# H. f. l  Q 200881515126.jpg
) E* B4 I) U5 N一、正交试验法的概述8 Q# _: c& @2 F. J

3 f/ s. H) Z2 k1.正交试验法 9 k, L6 |- h: C; d; g6 d
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: ) |2 i/ b8 E  Z6 J+ z" u3 `3 a; U
LN(MK) $ s! M! T7 ?3 }0 y
代号中 L——正交表的代号; 4 g- g( l$ @3 p( v/ t
N——正交表的横行数,即试验次数;
/ z0 r7 r% |5 F: Q. V8 D: ^! T$ C$ qM——字码灵敏,即每个因素的水平数(或位级数); 8 d$ D9 j' i$ a5 D' H2 x0 j
K——正交表的纵列数,即可容纳的试验因素数。
( l$ n1 \; a' ^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。 2 H* w5 h8 O3 Q
2.正交试验法的流程
8 G% Z# r8 t5 ~& Y8 J+ D! H(1)明确试验的目的。 . O6 D% K$ z' c& A7 w" t( H
(2)确定试验的指标。 * r: u6 S, N3 [* P; Z
(3)挑因素,选水平。
& l& [0 X* ^( Y& M- ]1 u5 b. l$ _4 P(4)设计试验方案。 $ Q% U2 I; G) _7 K0 ], w9 @
(5)实施试验方案。
% i6 U% Z6 Q  F' @% t6 @+ v(6)试验结果的分析。 * S2 K- W1 Q3 ?. C
(7)反复调优试验以逼近最优方案。
8 j6 b  x3 E4 _- H0 Q( [(8)验证试验并通过生产验证确定较优方案。
! |' ~( L$ l, _4 u4 t9 v' h/ l(9)结论和建议。 二、正火工艺试验的设计和分析# l7 a* W% w$ y/ S. v) ^
1.试验目的和指标0 Q' X& h$ V2 ^) U: {9 R2 {
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)。
5 v6 h2 W6 ~9 a; \3 n, `( |4 P- v& u考核指标:钢材硬度HBW值。- \9 q, S  X5 }  a) M
2.制定因素水平表
) J- l8 \  x/ s" h" w( D6 O; Q由图2和上述可得,影响正火工艺的主要因素有:7 e& d; D2 E  |2 j& }# X+ D8 B3 o
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。
. h9 e7 ]7 U7 A$ ^: }7 W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。# E/ z* c/ \+ |# G3 P
200881515355.jpg
' W- T6 T4 M( y5 M9 \% ?+ j由表1可知,试验可用二水平正交表(如表2所示)进行。- X7 K+ V0 T1 c  f' L" I
20088151554.jpg
1 ^+ @) O! i) s8 s试验表的安排如表3所示。
3 ~8 v) z$ K# V. T4 s' H& q 200881515520.jpg
- {" e* x- ]) Z9 W5 t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
! m; _& p) h; ~. n6 Y- B6 t3.试验并进行试验结果的分析
! M0 N- w' Y  q% C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。
% {3 j+ j7 V; L/ N 200881515558.jpg ; H( [3 L" P6 H
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:( v  z5 ]% t" e5 F
200881515621.jpg
& v5 P$ f' F# N/ R6 g" P& z6 d1 c- S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, g* i+ N6 r, f
200881515640.jpg ' u7 \! S3 P) a4 o# ]- Q8 u
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。5 X8 M2 v. [/ v1 ^: S8 k
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。
5 i$ Z& q& g. K. B) n3 S 200881515658.jpg
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