船舶工艺孔的设计
工艺孔设计是船体生产设计基本内容之一.开设工艺孔是船舶建造过程中一项重要的工艺措施,其目的是为了改善施工环境,缩短建造周期,保证生产安全和建造质量.介绍了船舶临时工艺孔的`设计依据、一般原则、设置各类工艺孔的要求和常用方法以及设计时的注意事项和安全措施,供船厂进行工艺孔设计时参考.
作 者：袁红莉 陈章兰 Yuan Hongli Chen Zhanglan ?作者单位：集美大学轮机工程学院,福建,厦门,361021?刊 名：江苏船舶?英文刊名：JIANGSU SHIP?年，卷(期)：?26(2)?分类号：U6.4?关键词：船舶设计 ??生产设计 ??工艺孔 ??通道 ?摘要:高速切削是实现高效率制造的核心技术,工序的集约化和设备的通用化使之具有很高的生产效率,孔是机械加工中常见的加工对象之一,本文主要论述了在高速切削环境下,内孔的表面技术要求、加工方式及其加工工艺特点等方面进行了剖析,为孔的典型高速加工工艺方案及其选择原则提供了理论依据。
关键词:高速孔 加工方式
高速切削加工是面向现代加工社会的一项高新技术,由于其具有速度高、效率高、精度高、表面加工质量高、柔性高等特点,做为切削加工方法之一,而孔是机械零件上极为常见的特征,在许多类零件上都带有孔。
根据其使用特性及作用不同,加工时的尺寸精度及表面质量要求不一,随着切削速度的不断提高,孔的加工工艺也发生着重大的变化,大大地促进了孔加工刀具技术的发展。
1、内孔表面的技术要求
孔按照与其他零件相对连接的关系的不同,可分为配合孔与非配合孔;按其几何特征的不同,可分为通孔、盲孔、锥孔、阶梯孔等;按孔径大小可分为大直径孔和小直径孔;按其几何形状不同,可分为圆孔、非圆孔等;按其加工的难易程度的不同,可分为浅孔和深孔。
内孔表面的技术要求一要保证孔径和孔长的尺寸精度及孔系中孔与孔、孔与相关表面间的尺寸精度;二要保证内孔表面的圆度、圆柱度及素线直线度和轴线直线度;三要保证孔与孔间的同轴度、对称度、位置度、径向圆跳动,孔与孔间的垂直度、平行度、倾斜度;四要保证内孔表面的粗糙度及表层物理力学性能。
并且,在孔加工中,必须解决冷却问题、排屑问题、刚性导向问题与速度问题。
2、孔的主要加工方式及加工刀具
根据所采用的刀具不同,孔加工方法有钻孔、扩孔、惚孔、铰孔、铿孔、磨孔等常用的方法,特种加工孔的方法有电火花穿孔、超声波穿孔和激光打孔等。
2.1 钻削加工
在实体材料上一次钻成孔的工序为钻削。
钻孔方式有两种:一种是刀具旋转,工件或刀具做轴向进给;另一种是工件旋转,刀具做轴向进给。
前者是孔加工的最常用方法。
钻削是加工工艺中用的最广泛的方法,其加工的孔精度和表面粗糙度都较低,主要原因是孔加工要求刀具具有较大的容屑排屑槽,刀具刚性与强度受到很大的削弱。
钻削的加工精度一般只能达到ITll,表面粗糙度值最小为Ra为12.5～6.3um。
在钻削后常常采用扩孔和铰孔来进行半精加工和精加工。
2.2 扩、镶削加工
对己有的孔眼(铸孔、锻孔、预钻孔)进行扩大,以提高其精度和降低表面粗糙度参数值的工序为扩削。
扩孔时,切削厚度较小,排屑容易,加之扩孔钻刚性较好,刀齿较多,因而扩孔精度和表面粗糙度均比钻孔好,一般尺寸精度可达IT11～IT10级,表面粗糙度Ra为10～2.5um。
扩孔一般用于直径为100mm以下的孔加工,扩孔通常作为孔加工的中间工序,对于精度要求不高的孔也可以作为其终结工序,其成形运动与钻孔相似。
惚孔是在钻孔孔口表面上加工出倒棱、平面或沉孔的工序,惚孔属于扩削范围,所用刀具为特殊的扩孔钻。
常用加工方法有工件静止而麻花钻动和工件旋转而麻花钻不旋转,仅作轴向进给两种。
扩孔刀具有扩孔钻或较大的麻花钻。
扩孔钻常和钻头、铰刀或惚钻作成一体,组成钻一扩一惚或钻一铰复合刀具。
这样可以使几个工步的加工在一次行程中完成,不仅可以提高生产率还可以保证各种加工表面的同轴度。
2.3 铰削加工
铰削是利用铰刀从孔壁上切除微量金属,以提高孔的尺寸精度和减小表面粗糙度,是一种常用的半精和精加工的.工序。
铰刀比扩孔钻齿数多、导向性好、刚性好、加工余量小,加工后精度可达IT8~IT6,表面粗糙度可达Ra1.6～0.4um。
由于铰刀切削刃有刃口钝圆半径,又具有修光刃,而且后刀面还有0.05～0.3mm的刃带,所以挤压作用大,因此铰削过程实际上有切削与挤刮两种的作用。
铰削的工艺方法中常用推铰和拉铰两种。
推铰一般用于加工浅孔,拉铰一般用于加工深孔。
铰刀是定尺寸刀具,一种规格的铰刀只能加工一种尺寸和精度的孔,其适应性不如铿刀,铰孔不宜铰削非标准孔、台阶孔和盲孔。
3、孔的典型加工工艺
在机械加工中,根据孔的结构和技术要求不同,可采用不同的加工方法,这些方法归纳起来可分为两类:一类是对实体工件进行孔加工,即从实体上加工出孔;另一类是对已有的孔(如铸造孔)进行半精加工和精加工。
非配合孔一般是采用钻削加工在实体上直接把孔钻出来;对于配合孔则需要在钻孔的基础上,根据被加工孔的精度和表面质量要求,采用铰削、铿削、磨削等精加工的方法作进一步的加工。
当孔的表面质量要求很高时,还需要采用铿削、研磨、琦磨、挤压、滚压等表面光整加工方法;对非圆孔的加工则需要采用插削、拉削以及特种加工等方法。
按照孔的加工精度和表面粗糙度的要求,高速切削加工技术作为一种新兴技术,目前,尚没有形成系统的孔加工工艺方案,由于高速孔加工是在传统孔加工得基础上发展来的,所以高速孔加工工艺路线与传统的孔加工工艺路线相似(拉削、挤光与手铰加工不属于高速切削加工技术范围),同样的加工方法,高速切削加工的加工精度与公差等级比传统的加工都有所提高,因此高速孔加工工艺达到同样的加工精度,所需工序较少。
4、结语
总之,在高速切削环境中,针对不同零件上孔的加工,要根据具体情况不同,同一工件可采用不同的加工方法。
制定加工方案时应考虑以下几个的问题:一是工件的年生产纲领是确定工件生产类型(单件、批量、大量生产)及其工艺方案的首要条件;二是工件的加工内容和精度要求是作为对孔、孔系安排预加工或终加工的依据;三是工件的材质、结构形式、工件的刚性、孔的毛坯状态等是考虑加工方法和选用工具夹具的主要内容;四是工厂的设备状况和工具夹供给能力。
参考文献
[1]李洪.机械加工工艺手册.北京:北京出版社,1990.12,544一573,1024.
[2]王启平主编.机械制造工艺学.哈尔滨:哈尔滨工业大学出社,.9,81一126.
【摘要】制孔质量是导致碳纤维复合材料产品报废的重要因素。
本文从机械加工的角度，论述了碳纤维复材产品制孔工艺过程中的主要缺陷及其形成机理。
为解决这些缺陷，根据其形成机理，设计了相关对比工艺试验。
在试验验证的基础上，提出了碳纤维复合材料高质量制孔的工艺参数。
【关键词】碳纤维复合材料;钻孔;孔缺陷;工艺参数
由于复合材料具有比强度高、比刚度大、可设计性强及良好的抗疲劳性能和耐腐蚀性等其他传统材料不可比拟的优越性质，因此在航空领域得到广泛应用。
复合材料在飞机上的用量和应用部位已成为衡量飞机结构先进性的重要指标之一。
图1为国外复合材料在大飞机的应用状况，从中可以看出复合材料在飞机上的应用与日俱增，以波音787为例，其复合材料构件重量约占全机结构重量的50%。
目前复合材料不仅在大飞机制造上得到广泛应用，而且在各型号无人机制造上的应用也呈快速增长趋势。
图1 国外大飞机复合材料用量示意图
复合材料成型后，多数情况下尚须进行一定的机械加工，以满足装配、连接等要求。
可以认为，机械加工是复合材料制件的最后工序。
其质量的好坏，直接关系到复合材料制件，以致整个飞机的质量。
连接孔的加工质量直接关系到飞机的装配质量和飞机寿命。
且通常孔的加工数量庞大，例如一架F-16战斗机有24万多个连接孔，一架波音747飞机有300多万个连接孔。
美国最先进的F-22战斗机在研制过程中就将复合材料制孔作为一项关键性制造技术进行攻关。
由于复合材料与传统材料的特点不同，它是由纤维和基体组成的二相或多相结构，是非均质和各向异性的，且碳纤维的硬度很高，所以复合材料的机械加工与金属材料有着本质的区别，因此不能将加工传统材料的经验和知识直接应用于复合材料的加工，如在复合材料制孔时采用传统的钻削金属的方法将产生较多的问题。
碳纤维复合材料的孔加工质量是生产中一个极其重要的问题，制孔时任何质量问题都会形成产品的缺陷，导致零件报废。
据统计，飞机在最后组装时，制孔不合格率要占全部复合材料零件报废率的60%以上。
本文从机械加工的工艺角度，论述了碳纤维复合材料孔加工过程中的主要缺陷，针对这些缺陷，作者设计了相关工艺实验方案，并进行了对比试验，在此基础上提出基于碳纤维复合材料高质量制孔的工艺参数。
1.碳纤维复合材料孔加工过程中的主要缺陷
碳纤维复合材料属于难切削加工材料，它性脆、强度高、碳纤维硬度大导热能力差，导热系数只为奥氏体不锈钢的1/5～1/10。
碳纤维的高硬度使得刀具磨损快、刀具耐用度低。
另外碳纤维复合材料各向异性，层间强度低，钻孔时在切削力作用下容易产生加工缺陷，加工质量难以保证。
碳纤维复合材料孔的缺陷的表现在多方面：(1)孔出口撕裂和起毛;(2)入口劈裂;(3)孔壁周围材料发生分层;(4)孔壁表面粗糙及微裂纹;(5)孔形不圆及尺寸误差等，如图2所示。
图2 碳纤维复合材料孔加工缺陷
1.1 孔出口撕裂和起毛
孔出口缺陷包括撕裂和毛边等两种。
撕裂比毛边的尺寸大，对碳纤维复合材料构件实际使用中的负面影响也比较大，所以对孔出口缺陷的研究以撕裂为主。
撕裂和毛边均发生在孔出口侧的最表面一层，且撕裂沿孔出口侧最外层纤维方向伸展。
出口缺陷是碳纤维复合材料钻削加工常见的缺陷之一，也是最直观的缺陷之一，出口缺陷的有无及大小常可代表制孔质量的高低。
钻孔出口撕裂形成过程包括两个作用阶段即横刃作用阶段和主切削刃作用阶段，由于横刃是负前角切削，轴向力的50%以上集中在横刃，所以在横刃和主切削刃两者中，横刃的作用占主导成分。
据观察，在横刃钻出的瞬时，撕裂长度已达最终撕裂长度的60%～70%以上。
图3(a)为横刃钻出瞬间的撕裂情况照片，图3(b)为钻削后最终撕裂情况照片。
从这两张照片可以清楚地看到这一点。
孔出口缺陷除撕裂外，在表层纤维被“顺向”切削部分，还经常存在起毛缺陷;而在表层纤维被“逆向”切削部分，一般较整洁。
图3 孔出口撕裂情况照片
1.2 分层
分层是指由层间应力或制造缺陷等引起的复合材料铺层之间的脱胶分离破坏现象。
在碳纤维复合材料钻孔过程中，孔壁周围材料出现层间分离破坏是钻削加工最主要的缺陷之一，也是一直困扰实际生产的大问题。
据文献介绍，分层是组装过程中导致报废的最主要原因。
造成碳纤维复合材料孔加工分层的主要原因有两个，一个是钻削力，一个是钻削热。
碳纤维复合材料孔加工分层往往是这两种原因综合作用造成的，但钻削力的'作用占绝对主要成分。
当轴向钻削力作用在碳纤维复合材料板表面时，纤维层之间产生的产内应力若达到或超过纤维层之间树脂的强度，则纤维层将由于树脂的断裂而产生分层。
通常可以用3种不同型式对固体中的裂纹施加应力(如图4所示)：垂直应力造成“张开型”即I型裂纹，面内剪切应力造成“滑开型”即II型裂纹，面外剪切应力造成“撕开型”即III型裂纹。
图4 分层机理示意图
钻削时，随着刀具与工件接触部位的温度产生并增高，由于纤维、基体两种组分的热膨胀系数不同，在切削过程中产生热应力，受到热效应的几何边界层将会导致应力集中，产生局部应变，从而引起分层。
钻削温度为梯度分布其有效作用范围很小，只集中在切削刃附近;且其作用时间也很短，所以与钻削力相比，钻削温度对分层的影响要小得多。
钻孔出口面加垫板，可减小出口撕裂和分层。
垫板材料可选用硬塑料板、夹布木板或硬铝板等[8]。
图5为钻孔时分层影响因素框图。
图5 分层影响因素
2.实验
2.1 钻头材料选择实验
用不同材料的钻头，在厚度为5mm，含胶量为40%(体积含量)的碳纤维复合材料板上进行钻孔实验，钻头的钻出面加塑料垫片，钻头直径5，后角13°，钻头转速n=1400r/min。
表1列出了不同钻头材料钻孔对钻头径向磨损和钻孔质量的影响。
表1 不同钻头材料对钻头径向磨损和钻孔质量的影响
钻头 钻头参数 分层/mm 钻头径向磨损/mm
材料 螺旋角/(o) 横刃长/mm
W18Cr4V 25.5 0.7 3.50 0.018
CoSSi 21 0.7 1.70 0.010
Y333 23 102 0.33 0.005
YG8 23 1.0 0.30 0.005
由表1可以看出用常规材料W18Cr4V，Co5Si的钻头加工碳复合材料，钻头磨损相当严重，且钻孔的周围复合材料分层量大，最大可达3.5mm，而采用硬质合金钻头来加工，钻头的磨损情况大大下降，而且孔的质量好，其孔周围复合材料的分层仅为0.3mm左右。
2.2 钻头后角选择实验
用不同后角α的硬质合金钻头，在厚度为5mm，含胶量为40%(体积含量)的碳纤维复合材料板上进行钻孔实验，钻头的钻出面加塑料垫片，钻头直径5，螺旋角β=23o，顶角118o，钻头转速n=1400r/min。
表2列出了钻头后角对刀具磨损和钻孔质量的影响。
表2 钻头后角对刀具磨损和钻孔质量的影响
α/(o) 钻孔数/个 孔最大分层/mm 孔最大毛刺/mm 钻头径向磨损/mm 钻头磨损VB/mm
13 150 0.7 0.45 0.030 0.30
20 150 0.7 0.30 0.030 0.25
25 14 1.0 1.70 0.025 0.30
30 140 1.0 1.60 0.025 0.25
由表2可以看出，当钻头后角α为25，30°时，其制出的孔周围分层和毛刺均大，而用后角α为13，20°的钻头钻孔，孔的质量能得到保证，且钻头磨损小。
2.3 钻头转速实验
选用硬质合金钻头，在厚度为5mm，含胶量为40%(体积含量)的碳纤维复合材料板上进行钻孔实验，钻头的钻出面加塑料垫片，钻头直径5，螺旋角β=23o，顶角118o，钻头转速n=1400r/min，进给量r=0.083mm/r。
每组钻10个孔。
表3列出了钻头转速对钻孔质量和钻头磨损的影响。
从表3可以看出，用高速钻孔分层小，且孔的质量较好，但是高转速钻头的磨损较快。
因此，在选择转速时，要考虑钻孔质量和钻头磨损的大小。
表3 钻头转速对钻孔质量和钻头磨损的影响
n/(r.min-1) 最大分层/mm 最大毛刺/mm 孔精度/mm 自养磨损VB/mm
最大上偏差 10孔相差
710 0.8 0.30 0.170 0.09 0.010
1400 0.3 0.20 0.050 0.01 0.005
2500 0.5 0.25 0.060 0.07 0.006
4500 0.4 0.12 0.165 0.11 0.015
2.4 进给量实验
选用硬质合金钻头，α=20o，钻头直径5，螺旋角β=23o，顶角118o，钻头转速n=1400r/min，采用不同的进给量，在厚度为5mm，含胶量为40%(体积含量)的碳纤维复合材料板上进行钻孔实验，钻头的钻出面加塑料垫片，每组钻7个孔。
表4列出了进给量对钻孔质量的影响。
表4 进给量对钻孔质量的影响
热处理工艺课程设计是高等工业学校金属材料工程专业一次专业课设计练习，是热处理原理与工艺课程的最后一个教学环节。其目的是：
（1）培养学生综合运用所学的热处理课程的知识去解决工程问题的能力，并使其所学知识得到巩固和发展。
（2）学习热处理工艺设计的一般方法、热处理设备选用和装夹具设计等。 （3）进行热处理设计的基本技能训练，如计算、工艺图绘制和学习使用设计资料、手册、标准和规范。
2 热处理课程设计的任务
①普通热处理工艺设计 ②特殊热处理工艺设计 ③制定热处理工艺参数 ④选择热处理设备
⑤设计热处理工艺所需的挂具、装具或夹具 ⑥分析热处理工序中材料的组织和性能 ⑦填写工艺卡片
3 50CrVA调速弹簧的技术要求及选材
3.1 技术要求
50CrVA钢喷油泵调速弹簧技术要求如下：
硬度：HRC46～51
3.2 零件图
喷油泵调速弹簧的零件如图3.1所示。
图3.1 喷油泵调速弹簧
3.3 材料的选择
3.3.1 零件用途
喷油泵调速弹簧，利用弹簧的受力形变和恢复来调节气门的开合，从而调节喷油泵的喷油速度与喷油量。 3.3.2 工作条件
（1）喷油泵调速弹簧工作时，要承受高应力。
（2）喷油泵调速弹簧要承受高频率往复运动。 （3）喷油泵调速弹簧要在较高的温度下工作。 3.3.3 性能要求
弹簧的性能要求为如下几个方面：
力学性能：由于弹簧是在弹性范围内工作，不允许有永久变形。要求弹簧材料有良好的微塑性变形能力，即弹性极限、屈服极限和屈强比要高。
理化性能方面：喷油泵调速弹簧的工况很复杂，要在较高的温度下长期工作，因此要求弹簧材料有良好的耐热性，即有高的蠕变极限、蠕变速率较小和较低的应力松弛率。
工艺性能方面：尺寸较小的弹簧热处理时变形大、难以校正和保证弹簧产品质量，宜选用已强化的弹簧材料，冷成型后不经淬火、回火，只须进行低温退火。这样更能保证大批量小弹簧的产品质量和成本低廉。
3.3.4 材料选择
选用50CrVA钢热轧弹簧钢丝卷制。由于50CrVA钢中含有铬能够提高淬透性并且可降低锰引起过热的敏感性，铬熔于铁素体中使弹性极限提高。钒可以细化组织，减少过热敏感性，提高钢的强度和冲击韧性。可用作特别重要的承受高应力的各种尺寸的螺旋弹簧，也可也用作在300°C以下工作的重要弹簧，如各种阀门弹簧，喷油嘴弹簧。
3.3.5 50CrVA钢化学成分及合金元素作用
表3.1 50CrVA钢的化学成分（GB/T3077-1990）ω/%
C 0.44～0.54
Si 0.17～0.37
Mn 0.50～0.80
Cr 0.80～1.10
V 0.10～0.20
Ni ≤0.35
P ≤0.035
S ≤0.030
[1]
50CrVA钢的化学成分示于表3.1 化学元素作用：
① C ：保证形成碳化物所需要的碳和保证淬火马氏体能够获得的硬度 ② Cr：提高钢的淬透性并有二次硬化作用，是刚在高温时仍具高强度和高硬度，增加钢的耐磨性，增高钢的淬火温度。
③ Si： 能提高钢的淬透性和抗回火性，对钢的综合机械性能，还能增高淬火温度，阻碍碳元素溶于钢中。
④ Mn：能增加钢的强度和硬度，有脱氧及脱硫的功效（形成MnS），防止热脆，故Mn能改善钢的锻造性和韧性，可增进刚的硬化深度，降低钢的下临界点，增加奥氏体冷却时的.过冷度，细化珠光体组织以改善机械性能。 ⑤ V：可以细化组织，减少过热敏感性，提高钢的强度和冲击韧性。
3.3.6 50CrVA钢热处理临界转变温度 50CrVA钢热处理的临界转变温度见表3.2
表3.2 50CrVA钢临界转变温度
[2]
临界温度（近似值）（℃）
钢号
Ac1
50CrV
740
Ac3 810
Ar1 688
3.3.6 50CrVA钢的淬透性曲线
图3.2 50CrVA钢的淬透性曲线
3.4 50CrVA钢调速弹簧加工制造工艺流程
50CrVA钢调速弹簧加工制造工艺流程如下：
钢材检查→盘旋与调整→淬火→清洗→中温回火→校正→检验→法兰
4 50CrVA调速弹簧的热处理工艺
4.1 50CrVA钢的淬火工艺
4.1.1 淬火目的
淬火的目的是使过冷奥氏体进行马氏体转变，得到马氏体组织，然后配合以不同温度的回火，提高弹簧的强度和弹性，获得所需的力学性能。 4.1.2 热处理设备
选用RDM系列埋入式盐浴炉，盐浴炉参数见 表 4.1。
说明：盐浴炉适用于中小型工件加热。加热速度快，温度均匀，中性介质，不易氧化、脱碳；炉口敞开，便于吊挂，工件变形小。
装炉方式：40件/炉 ，用专用夹具，悬挂入炉。
表4.1 RDM-100-13 埋入式盐浴炉
电源
型号 RMD-100-13
额定功率
相数
100(KW)
3
电压 380(V)
1300℃ 额定温度
mm) 450×350×560
[3]
工作空间尺寸(mm×
4.1.3 淬火温度 淬火温度：860±10℃
依据：加热温度t=Ac3＋30～50℃， t=810+50=860℃ 故取860±10℃。 4.1.4 加热方式
盐浴炉加热，温度均匀，加热速度快。 4.1.5 加热介质
加热介质：50%NaCl+50%BaCl2 4.1.6 保温时间
保温时间：5min
选定的依据：加热时间可按下列公式进行计算：t=a×K×D，式中t为加热时间（min），K为反映装炉时的修正系数，可根据表4.3可得K取1.4，a为加
热系数min/mm,加热系数a可根据钢种与加热介质、加热温度，参数按照表4.2选取，D为工件有效厚度（mm）可得t=a×K×D=0.75×1.4×3.2=3.36min。考虑到夹具的随炉加热，所以， 取保温时间5min
表4.2 工件加热系数a
[4]
钢号 碳钢 合金钢 高合金钢 高速钢
退火、正火（箱式炉） 0.7～0.8min/mm 0.9～1.0min/mm 1.0～1.5min/mm 2～3min/mm
箱式炉 0.7～0.8min/mm 0.9～1.0min/mm 预热1min/mm 加热45s/mm 2～2.5min/mm
淬火
盐炉 20～30s/mm 30～45s/mm 预热30s/mm 加热16s/mm 预热15～30s/mm 加热8～12s/mm
表4.3 工件装炉修正系数K
4.1.7 冷却方式
由于50CrVA钢淬透性较好，冷却速度越大，则淬火内应力越大，淬火变形也越大，工件容易变形开裂。使用冷却较为缓和的淬火介质，其热应力就相对较小。所以选择油冷。
4.1.8 淬火方式
80°C油冷，选用2号普通淬火油油淬 2号普通淬火油的冷却能力见 表 4.4
由于零件尺寸较小，油淬可以达到淬火临界冷却速度，并且油淬操作简单，经济，易于操作；淬火过程中Ms点已经进入对流阶段，低温区冷却能力远小于水，可以减少工件应力的产生，减少由于内应力产生的变形和开裂。
表4.4 2号普通淬火油的冷却能力[5]
冷却介质 2号普通淬火油
特性温度 633
特性时间 2.25
800～400℃冷却/s
3.15
800～300℃冷却/s
4.55
4.1.9 淬火后组织
马氏体＋残余奥氏体 4.1.10 淬火后硬度
淬火后组织为马氏体＋残余奥氏体，具有较高的硬度，硬度可达50～56HRC，经过回火处理后可以满足零件的性能要求。 4.1.11 淬火工艺曲线
淬火工艺曲线见图 4.1
图 4.1淬火工艺曲线
4.2 50CrVA的中温回火工艺
4.2.1 回火目的
中温回火，使钢获得最高的弹性极限。 4.2.2 热处理设备
选用RX3系列950℃箱式电阻炉，电阻炉参数见 表 4.5。
说明：适用于中，小型工件成批量生产。可进行退火，淬火和高温及低温回火等热处理操作。新型结构炉衬保温性好，炉衬变薄，重量减轻，有效的减少了炉衬的散热和蓄热损失，降低了空载功率，缩短了空炉升温时间。 装炉方式：200件/炉，用专用夹具夹紧，用装具分层摆放
表4.5 RX3-30-9Q 950℃箱式电阻炉
电源
型号 RX3-30-9Q
额定功率
相数
30(KW)
3
电压 380(V)
950℃ 额定温度
mm) 760×360×310
[6]
工作空间尺寸(mm×
4.2.3 回火温度
图 4.2 50CrVA材料力学性能于回火温度关系曲线
回火温度：480±10℃。
中温回火使钢获得最高的弹性极限，钢的弹性极限往往在回火温度为200～400℃之间时出现极大值。在350～500℃范围内的中温回火就是利用这一特征，碳素弹簧钢的回火取此温度范围的下限，合金弹簧钢的回火取此温度范围的上限，因为合金元素提高了钢的回火抗力。根据50CrVA材料力学性能于回火温度关系曲线，为保证材料符合力学性能要求选择温度范围为400～500℃。
所以回火温度取480±10℃
4.2.4 加热方式
用空气电阻炉采取到温加热方式，可以减少工件加热时间，回火后硬度下降较小
4.2.5 加热介质
加热介质：空气 4.2.6 保温时间
依据表4.6保温时间约为35min，由于考虑到随炉加热的夹具和装具，故选定保温时间为60min。
保温时间：60min 依据：参见表4.6
表4.6 硅锰和铬钒弹簧钢在回火温度为400～520℃时的保温时间
材料直径/mm 保温时间/min
≤10 25～35
10～15 30～35
15～20 40～45
20～25 50～60
25～42 70～90
[7]
4.2.7 冷却方式 出炉空冷。 4.2.8 回火组织
回火屈氏体＋极少量残余奥氏体 4.2.9 硬度
硬度46～51HRC 4.2.10 回火工艺曲线
回火工艺曲线见图 4.2
图 4.2 回火工艺曲线 4.3 总的热处理工艺曲线
热处理总工艺曲线见 图
4.3
图 4.3 热处理总工艺曲线
4.4 热处理工艺的检验
4.4.1 试验设备
① HR-F洛式硬度计。
主要参数：实验力：1500N；压头类型：金刚石圆锥120℃；实验力保持时间：
6-99s，可设置；测试硬度范围20-70HRC。 ② 金相显微镜 4.4.2 检验操作
① 硬度的检验：选取三点用金刚石压头进行硬度测试，取三次测量的平均值。
② 金相组织检验：试样制备：选取试样横截面切取，夹具夹持进行抛光，50%盐酸水溶液加热70℃左右进行腐蚀，用20%酒精进行清洗，再吹干。试样观察：在金相显微镜下进行观察试样的金相组织，为回火屈氏体组织，符合工件热处理组织要求。
5 热处理工序中材料的组织及性能
5.1 淬火工艺材料中的组织及性能
(1) 正常加热冷却：工件加热到860℃后珠光体转变为奥氏体，保温时组织不变，晶粒细化，出炉油冷至室温时得到马氏体+残余奥氏体，具有较高的硬度。
(2) 加热温度不足时，加热后组织为奥氏体+铁素体，室温后组织为马氏体+铁素体，硬度不足，塑性大。
(3) 加热温度过高时：加热后组织为（粗大）奥氏体，室温后组织为（粗大）马氏体，脆性太大，易断裂。
(4) 冷却速度过大时，组织为马氏体，由于晶粒不均匀，性能较差，容易开裂和变形。
(5)冷却速度不足时，组织为马氏体+贝氏体。硬度和强度不高，塑性较大。
5.2 回火工艺材料中的组织及性能
(1) 正常加热冷却：加热温度为时，则加热后组织为马氏体，回火保温足够时间后组织为回火屈氏体，弹性性能很大提高，硬度和强度适中。
(2) 加热温度不足时，加热后组织为马氏体+碳化物（大量），室温后组织为回火马氏体。 硬度偏高。
(3) 加热温度过高时，得到由铁素体和弥散分布于其中的细粒状渗碳体组成的回火索氏体组织。回火索氏体的塑性和韧性比较高，弹性不足。
6 常见缺陷及防止方法
50CrVA弹簧钢热处理常见缺陷及防止方法参考表 6.1[5] 注：
1.操作要求严格执行热处理操作规范 2.热处理严格按照工艺执行 3.其他缺陷产生原因另行分析
表6.1 50CrVA弹簧钢热处理常见缺陷及防止方法
常见缺陷
产生原因
防止方法
硬度不足，弹性低
1严格执行工艺，控制好淬火温度和
1淬火温度过高，残留奥氏体过多
保温时间
2淬火加热表面脱碳
2.盐浴炉要充分及时脱氧，或采用
保护气氛、真空热处理
1.产生回火脆
1用快速冷却消除回火脆 2.严格控制淬火温度和保温时间 1.用专用夹具进行定型回火
1.内应力大
脆性大
2.过热
变形
2.残余奥氏体过多
2.延长回火时间 3多次回火
1.严格执行热处理工艺，严格控制加
1.淬火加热速度过快
热温度和保温时间，使用合适淬火介
淬火开裂 2.冷却过快，淬火介质不当
质
3.加热温度过高，保温时间过长
1.原材料脱碳超标
1.严格原材料复检 2.盐浴炉充分及时脱氧 1.盐浴炉及时充分脱氧
1.盐浴炉脱氧不良，或带硝盐
2.及时清理残盐
表面脱碳或元素贫化
2.淬火加热的盐浴脱氧不充分
表面腐蚀 2.没有及时清理残盐
3.零件热处理前表面清洗洁净
3.零件表面不洁净
4.热处理后及时钝化和烘干
7. 弹簧淬火及回火热处理夹具和装具
7.1 弹簧淬火及回火热处理夹具
图7.1 弹簧淬火和回火夹具
图7.2 淬火的夹具和入炉方式示意图
图7.3弹簧回火装具
8 40Cr炉用结构件（炉体连接板）的渗铝热特殊热处理
8.1零件图
图8.1加热炉炉体连接板
8.2 性能要求：
渗层厚度：0.35mm
除满足一般力学性能外，要求组织均匀，有合理的组织稳定性，去除内应力，抗高温氧化及热腐蚀。
8.3 零件用途：
加热炉炉体连接板
8.4工作条件：
工作在较高温度环境中，单位面积上承受的载荷较低，但易高温氧化。
8.5材料的选择
40Cr是常用的构件钢，价格低廉。能够满足做炉用结构件的力学性能要求，
并且能够在560℃左右的温度环境中持续工作，对其表面进行渗铝处理，可延长其使用寿命。
表8.1 40Cr钢的化学成分（GB/T3077-1990）ω/%
C 0.37～0.44
Si 0.17～0.37
Mn 0.50～0.80
Cr 0.80～1.10
[8]
8.6 工艺流程:
下料→焊接→热浸渗铝（代替退火）→检验
8.7 渗铝工艺设计
8.7.1 渗铝的目的：
1.表面渗铝，防热腐蚀，抗高温氧化
2.均匀组织，清除焊接内应力 8.7.2 设备的选择：
表8.2 外热式坩埚浴炉的基本尺寸
加热温度℃
≤900
工作空间尺寸mm ?400×600
浸剂：90%铝粉+10%铁粉 装炉方式：20件/炉 8.7.3 温度的选择：
根据图8.2 渗层厚度与温度的关系曲线，选加热温度：780℃
渗层厚度/mm
加热温度/t
图8.2 渗层厚度与温度的关系曲线 8.7.4 热浸时间：
根据图8.3 渗层厚度与保温时间的关系曲线可知，保温时间应大于15min.热浸时间增加，渗层厚度增加，时间超过12min渗层厚度增加缓慢，因为热浸时间增加，钢自身温度上升反吸附能力增强。若要达到0.35mm渗层厚度，应适当延长保温时间。
所以选择保温时间为：40min
渗
层厚度/mm
保温时间/min
图8.3 渗层厚度与保温时间的关系曲线
8.7.5 冷却方式：
空冷
8.7.6 渗铝后的组织：
珠光体+少量铁素体 8.7.7 渗铝工艺曲线
图8.4 渗铝工艺曲线
8.7.8 检验
为检查渗层厚度是够达到0.35mm技术要求，对工件进行金相组织检查。并对其内部组织进行检查。
9 热处理工艺课程设计的的见解和体会
通过三周的课程设计，我充分利用大学期间学的知识和来自图书馆及网上资料，对热处理的知识有了全新的理解和掌握，使我能够将我学过的知识整体结合起来，让我从大量的课程中钻了出来，从更高的高度来看待我们的课程，使我的学习与实际联系的更加紧密。
使我更有目的性而且将我以前搞不懂的东西更加清晰的展现在我的面前，让我更加了解自己的知识的缺乏，使自己的学习更加有动力，而且我知道到了热处理是一个很有技术含量的东西 ，这个过程也是使我锻炼自己动手能力的一个很好的机会，尤其是在自己动手解决问题的方面。
热处理工艺课程设计让我学到很多专业知识，动手能力也得到提高，为我以后走进工厂做好了准备！
参考文献
[1] 热处理技术数据手册/樊东黎等主编.―2版.―北京：机械工业出版社，.4 [2] 热处理工程师手册/樊东黎等主编.―2版.―北京：机械工业出版社，.9 [3] 吉泽升. 热处理炉. 哈尔滨工业大学出版社，.5 [4] 热处理工程师手册，机械工业出版社出版，2004.9
[5]《实用热处理》编写组.实用热处理.湖南人民出版社，1974.11 [6] 吉泽升. 热处理炉. 哈尔滨工业大学出版社，2001.5
[7] 热处理工程师手册/樊东黎等主编.―2版.―北京：机械工业出版社，2004.9 [8] 热处理技术数据手册/樊东黎等主编.―2版.―北京：机械工业出版社，2006.4
船舶低噪声设计技术研究
由动力装置引起的机械噪声是影响船舶舒适度、船舶电子设备可靠性、船员工作环境的最主要噪声源,也是船舶水下辐射噪声的主要噪声源之一.随着船舶动力装置向高功率密度方向发展,船舶的噪声级越来越高,简单的.振动噪声处理已难以满足其噪声和振动限值的要求.为了研究控制船舶机械噪声,提出了船舶低噪声设计方法,建立了全船振动噪声评估及控制方法的设计流程.并以某型船舶低噪声设计为例,通过实船测试,验证了船舶低噪声设计方法的正确性、可靠性和规范性.该方法可适用于各种低噪声船舶的设计中,如物探船、游船、火车渡船等.
作 者：周炎 李国刚 童宗鹏 ZHOU Yan LI Guo-gang TONG Zong-peng ?作者单位：711研究所,上海,90?刊 名：上海造船?英文刊名：SHANGHAI SHIPBUILDING?年，卷(期)：?“”(1)?分类号：U661?关键词：低噪声船舶 ??振动噪声评估 ??减振 ??降噪 ?船舶动力推进系统安装及安装工艺研究
轴系承担传递主机动力,是船舶动力系统核心.本文分析船舶艉轴管及艉轴架的结构特点,对艉轴管及艉轴架采用初定位、人字架支臂轴毂加长、艉轴管前后轴承座孔精加工等安装工艺;同时阐述艉轴支架、导流管、舵臼、中间轴承座、艉管与前毂等结构船台装配,在船舶艉轴管定位安装和主机安装垫片采取工艺先进的`粘结技术安装工艺的方法,经实践检验高效可行,满足船舶建造质量要求,缩短建造工期.
作 者：唐为佐 ?作者单位：浙江宏盛造船有限公司,浙江,台州,317014?刊 名：中国科技博览?英文刊名：CHINA SCIENCE AND TECHNOLOGY REVIEW?年，卷(期)：?“”(13)?分类号：U6.21?关键词：轴系 ??舵系 ??焊接 ??安装工艺 ?大孔径深孔钻孔桩成孔工艺
在桥梁施工中,钻孔桩形式不同施工工艺也多种多样,通过成功的`实例对大孔径深孔钻孔桩成孔工艺进行了简单介绍,说明钻孔桩两次清孔对钻孔桩质量的重要影响.
作 者：陈品富 惠少卿 ?作者单位：陈品富(东方红林业局物资公路管理处)惠少卿(东方红林业局工程处)
刊 名：黑龙江交通科技?英文刊名：COMMUNICATIONS SCIENCE AND TECHNOLOGY HEILONGJIANG?年，卷(期)：2009?32(2)?分类号：U443.154?关键词：大孔径 ??钻孔桩 ??施工工艺 ?挖孔灌注桩操作工艺 (浇灌混凝土)
⑴桩体混凝土要从桩底到顶标高一次完成、如遇停电等特殊原因，必须留施工缝时，可在混凝土面周围加插适量的短钢筋，在灌注新的混凝土前，施工缝面必须清理干净，不得有积水和隔离物质。
⑵灌注桩身混凝土，必须用溜槽及串筒离灌注面2m以内下落，不准在井口抛铲或倒车卸料，以免混凝土离析，影响混凝土整体强度。
⑶在灌注混凝土过程中，注意防止地下水进入，不能有超过50mm厚的积水层，否则，应设法把混凝土表面积水层用导管吸干，方可灌注混凝土，
如渗水量过大(>1m3/h)时，应按水下混凝土操作规程施工。
⑷混凝土边灌注边插实，宜采用插入式振动器和人工插实相结合的方法，以保证混凝土的密实度。
⑸在灌注桩身混凝土时，相邻10m范围内的挖孔作业停止，?并不得在孔底留人。
⑹灌注桩身混凝土时应留置试块，每条桩不得少于一组(三件)，及时提供试验报告。
定向斜孔钻进工艺技术研究论文
摘要：
本文结合在罗圆井田的定向斜孔勘查钻探施工，介绍施工设备、钻具组合、钻孔结构、钻进技术参数等，确保罗圆井田钻探施工钻孔达到各阶段质量标准要求。
关键词：定向斜孔；工艺技术；增斜
1、概述。
罗圆井田的定向斜孔采用直孔段――定向增斜段――稳斜段的孔身结构，其中增斜段和稳斜段施工是本次课题研究的重点和难点。定向增斜（造斜）施工的基本要求是使钻孔向预定方向（顶角，方位）钻进。为达到此目的，首先要有一个合理的轨迹，在钻进过程中则要解决有效的造斜和正确控制钻孔方位这两个基本技术问题。
2、造斜设备与机具。
造斜时使用DST随钻检测系统，钻进时由放置在Ф105mm无磁钻铤内的DST－25型随钻测斜仪测出钻孔顶角方位角及螺杆钻工具面向角，通过电缆传递给地面DST系统计算机处理后显示于监视屏及司钻显示仪随时监测调整。
造斜钻进时使用5LZ95螺杆钻，它是一种容积式井底马达（PDM）由旁通阀总成马达总成万向轴总成等部件组成。工作时，高压钻井由Ф73mm钻杆内进入螺杆钻后，液体的压力使钻具中心的转子旋转，从而把回转扭矩和钻压传递给钻头，达到钻井的目的。5LZ95×7。0型单弯螺杆钻，外径Ф95mm适用孔径Ф118――152mm，流量范围7――12L/S，M马达压降3。2Mpa钻头转速90――195r/min工作扭矩1100N。M，输出功率10。4－22。5KW，钻压25KN，常用弯角0.75，1，1.25，1.5等几种，如表1所示，造斜强度0。18――0。56/M，造斜效果较好。
3、钻具组合。
（1）一开：Ф110mm矛式钻头（Ф110mm肋骨钻头+Фmm岩芯管）+Ф68mm钻铤+Ф50mm钻杆，钻至可下套管的完整基岩；
（2）扩孔：Ф190mm牙轮钻头+Ф121mm钻铤+68mm钻铤+Ф50mm钻杆；
（3）二开：Ф94mm钻头+Фmm岩芯管（取煤管）+Ф68mm钻铤+Ф50mm钻杆钻至造斜起始深度，换Ф118mm扩孔器扩孔；
（4）定向造斜段：Ф118mm金刚石复合片钻头+5LZ95单弯螺杆钻具+定向接头+105mm无磁钻铤+73mm石油钻杆+主动钻杆+随钻专用水龙头；
（5）斜孔钻进段：Ф94mm钻头+Фmm厚壁岩芯管（取煤管）+Ф68mm钻铤+Ф50mm钻杆。
4、定向造斜钻进技术。
（1）顶角和方位的控制。
在设计目的明确，孔内情况清楚的前提下，控制钻孔方位和顶角都是依靠造斜钻具实现的，两者既联系密切又相互制约。只有按预定的方位增v降w斜造斜才是最有效的；调整方位则会影响造斜率。具有一定造斜能力的造斜钻具，其改变顶角和方位的大小及两者之间的分配关系，是通过调整斜向器的装置角即螺杆钻的工具面向角来实现的，它包括顶角的单独控制顶角与方位角的同时控制。因此，正确的安装和及时调整工具面向角是保证有效的造斜和控制方位的关键问题。
①定向方法。
为了对斜向器装置到预定的方位上，在钻进前准确测定斜向器在孔底的实际方位与预定装置方位的偏差，并进行校正，叫做定向。
一般的定向方法有井下定向和地面定向两种。本次造斜施工井下仪器定向。钻具下至孔底后，将有线随钻测斜仪下放至螺杆钻上部的定向接头内，当测斜仪底部引流鞋的缺口进入定向键并定位后，即可在监视屏上读取钻孔的顶角方位角和工具面向角，与设计的工具面向角对比调整后，打压，开泵进行造斜钻进。
②造斜钻进定向。
造斜钻进时利用斜向器和相应的钻具组合在井眼中产生的弹性力矩，给钻头造成一个垂直起轴线的连续作用的侧向力，使钻头侧向切削岩石，从而实现造斜钻进。本次施工造斜使用的斜向器是安装在螺杆钻下部的弯外管，角度为0.75°，1°，1.25°，1.5°等四种，。相应的钻具组合为Ф118mm钻头+Ф95mm5LZ95型单弯螺杆钻+定向接头+Ф105mm无磁钻铤+Ф73mm石油钻杆+主动钻杆+随钻专用水龙头，能达到预定的造斜施工目的。
造斜钻进是使钻孔在人工控制下向预计的方位和顶角钻进。斜孔段应尽量保持均匀的造斜率，避免急弯，以利于稳斜钻进和减少复杂情况。造斜率一般控制造02－――0.3°/m较为合适，能顺利的进行造斜钻进稳斜钻进测井等作业，即使出现孔内事故也较容易处理。
造斜钻进时，调整好工具面后，缓慢的下放钻具至孔底，使用不同的造斜钻进工艺，罗圆井田造斜钻进采用的钻进参数选择。钻进时，工具面和钻压一般要同时达到，根据钻进速度和底层，以工具面控制为主，反扭矩是螺杆钻带动钻头旋转式生产的反作用力，反扭矩的存在会影响定向精度，因此在定向作业时要考虑反扭矩的影响。调整工具面和反扭矩就整钻压。当岩石较硬需要增加钻压时，增大反扭矩即可；反之，即为减小钻压。
采用以上的造斜钻进参数取得了较高的钻进效率和造斜效果，据不完全统计：泥岩一般为4―m/h；砂岩中一般为3―4m/h；石英砂岩只钻进一次，效率只达到0.3――0.5m/h；今后我们将会在硬岩造斜的造斜钻进参数和钻头选型等方面加强研究并加以应用。
钻完一个单根时，一般要认真划眼2―3次，以消除因钻进速度快孔壁不规则而形成的台阶凸凹不平等影响钻进的因素。划眼后将有线随钻测斜仪提出定向键，提升至主动钻杆内，卸开主动钻杆即可加73mm石油钻杆单根，接上主动钻杆，下放仪器定向。重复以上程序直至完成造斜施工。
（2）斜孔取芯钻进技术.
到底斜孔取芯钻进与直孔取芯钻进的不同在于：斜孔取芯钻进既要取芯，满足地质要求，又要保持钻孔轨迹达到定向斜孔设计目的；钻进时，钻具处于孔壁下沿，钻具与孔壁不间断的摩擦，造成钻具磨损增大；钻孔在较短的距离内形成很大的斜度，同时又有方位的变化，在弯曲应力作用下，钻具易折断；在钻孔弯曲的'影响下，钻机回钻载荷增大，提升钻具困难，长时间的大负荷运转易损坏钻机传动系统；因孔斜形成的重力分力作用下，钻压到达不了钻头见煤反应不明显，煤芯采取率也不容易保证，在易坍塌掉块的破碎地层中，易发生掉块卡埋钻等孔内事故。
①钻具级配。
采用的钻具级配与普通钻具相同，但为了降低孔壁拉槽的危险，减少钻具磨损，减少起下钻次数，使用了Фmm钻铤特制坡口钻铤接头，厚壁岩芯管及相应的厚壁取芯钻头。
钻具组成：Ф94mm厚壁取芯钻头+Фmm钻铤+Ф68mm钻铤+Ф50mm钻杆。特制坡口钻铤接头是在普通Ф83mm钻铤接头上加工18°的倒数，以减少上下钻具阻力，达到降低孔壁拉槽危险的目的，实践证明效果显著，孔壁拉槽时感觉不明显，未拉槽时降低了上下钻具的阻力。
②钻进工艺。
根据我队现有钻头到设备和斜孔取芯的要求及操作习惯，我们选择了以下的钻进参数：
在施工过程中采用以上的工艺和钻具级配取得了良好的效果，煤芯采取率一直保证在80%以上；在同时施工的39－1斜孔和直径31－2孔同为800米时，39―1孔采用以上的钻进步工艺和钻具级配平均回次进尺4。16米，平均回次钻进时间2：40小时，显著降低了钻进成本，提高了时间利用率，增加了钻进时间，回次进尺的增加也减少了起下钻具的次数，降低了因起下钻具可能发生的孔壁拉槽掉块卡阻钻具的机率，台月效率达到310米，经济技术效果显著。
5、结束语。
运用该项技术，在进行罗圆井田定向斜孔施工的同时，使用部分研究成果和随钻定向工艺进行了淮南矿业集团潘北煤矿地面予注浆钻孔造斜施工、副井井检孔纠斜和地面予注浆钻孔造斜施工、潘一煤矿第二供水孔纠斜新集集团刘庄煤矿供料孔纠斜等项目的施工，造斜成孔快，精度高，纠斜效果显著，也使操作人员的技术水平能力得到了提高。
尊敬的领导：
您好!怀着一份诚挚的心情写下这封信，请您耐心看完。拙笔写不出华丽的语言，只希望朴实真诚能换来奇迹。希望您能在百忙之中看完这份简短的求职信。
我是XXXX工业技术学院的一名学生，即将毕业。根据贵公司的求职招聘要求，我自觉有能力胜任贵公司的职务，希望贵公司能够考核并给予我一个展现自己才华的机会。现将自己的情况简要介绍如下：
面对新世纪的就业竞争，作为一名毕业生，我深知如何去面对挑战，那就是时刻保持不骄不躁的学习态度，运用科学的发展观，求真务实，开拓进取，积极开辟新的途径，探索新的方法，创造新的经验，不断充实自己，完善自己，使我们的思想和行动能及时跟上现代科技高速发展的潮流，以适应新形势下工作的需要。
尽管我还没有足够的工作经验，但是我满腔热情和信心，加之扎实的理论知识和现代化的工作技能。请相信，我将为贵公司献出自己的光和热。我会踏踏实实的做好属于自己的一份工作，竭尽全力在工作中取得很好的成绩。
希望能成为贵公司的.一员，与众精英并肩奋斗,实现自己的价值。我不敢断言自己是最优秀的，但必将是最努力的。我坚信，在一个精诚团结、锐意进取的集体中，在领导的知道和提携下，初谙世事的学子定将兵可成将，木可成材。
愿成长的道路上有你的关怀和培养!
此致
敬礼!
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