軸類零件在熱處理過程中容易產生彎曲變形，為保證熱后加工和產品質量，這類零件在熱后通常需要校直。在校直過程中，受彎工件會受到不同程度的拉應力，而當拉應力超過該截面的抗拉強度時，零件會產生裂紋甚至斷裂。
傳統的手動校直方法對零件產生的微裂紋無法進行判斷，一般需要通過磁粉探傷或滲透著色探傷等方法來判斷工件是否有裂紋，但是這些方法均受到很多條件的限制，經常出現誤判現象。
為了校正因熱處理強化而產生的形變問題，在汽車工業開發了自動校直機應用于軸齒輪的校直工序。一方面，全球每天有成千上萬件的鋼軸在校直時因為經不住高負荷而不得不報廢;另一方面，總是存在著由于加工過程中產生的工件損傷未被識別出來，而將已經損壞的鋼軸安裝到變速箱中的危險。
為識別被校直的堅硬工件中所出現的損傷，2001年5月由兩位多年的好友RainerPeitz和 UlrichSeuthe在德國的Wetter小城成立了QASS責任有限公司。5個月后，當年的10月份，第一套系統被成功裝載到校直機上，隨后的幾年時間，此自動辨識工件在負荷過程中所出現裂紋的識別系統從美國遍布至全球。
某公司為生產乘用車變速器軸齒輪引進了具有QASS CiS.01軟件意大利進口GALDIBINIPSA/3型自動校直機，因裂紋報警值參數設定存在問題，在校直過程中被QASS系統識別出來的報警零件較多，致使校直裂廢品率居高不下。無益地增加加工成本，影響公司效益。況且，多年來也不知道其裂紋的狀態和產生部位，不利問題的改善與加工水平的提升。
為此，對56R擋中間軸進行校直裂的分析與研究。通過檢測校直裂、改善加工工藝、最終降低該零件的校直廢品率，提高了產品質量。
一、校直裂紋的檢測
QASS技術
QASS CiS.01裂縫探測系統的設計用于監控軸校直過程中，工件上出現裂縫和發生斷裂的情況。NDT過程實時起作用以便CiS.01及時探測出裂縫和斷裂的部位，并立即將這部分標識出來并移開。
該先進系統減少了將有潛藏裂縫的工件應用到最終產品中的可能性。QASS CiS.01裂縫探測系統是在在校直過程中監控裂紋產生過程，由于工件承受巨大壓力而可能導致破裂。常規的裂紋探測方法往往并不十分適用。當校直過程中的壓力釋放之后，裂紋已經存在于工件當中，因為很細小常規的裂紋探測或肉眼并無發現任何破損跡象。
QASS技術優點
(1)區分明顯的篩選出受損工件。
(2)提供用以優化生產過程以及減少報廢的信息。
QASS信號測評
在有裂縫出現的情況下,信號能量通常遵循著如圖1所示的曲線走向。
當能量界值超過“裂紋界限”，該工件將被視為已開裂。
當能量界值超過“斷裂界限”，該工件將被視為已斷裂。
圖1 信號能量
二、裂紋檢測
校直設備與工藝
該公司采用的是具有QASS CiS.01軟件GALDIBINIPSA/3型自動校直機，圖2為56R擋中間軸實物圖片。QASS CiS.01軟件，在供貨范圍內提供一套裂紋檢測裝置以及對工件的相關參數設置的預設置，為了得到準確值我們在生產中做了大量實驗工作以獲取該零件的出現裂紋最小能量值，即裂紋報警值。
圖2 56R擋中間軸
將裂紋報警值分別設定為200、160、120和70，對QASS系統識別出來的裂紋零件進行分析并策劃檢測方案，實施酸煮實驗進行校直裂紋的確認。
酸煮實驗檢測結果
采用不同裂紋報警值，通過QASS系統識別出來具有不同能量值的“裂紋零件”見表1，并及時采用酸煮法實驗檢測確認其是否存在校直裂紋。
酸煮實驗檢測結果見圖3。從檢測結果觀察，該零件的最小裂紋能量值約為202;裂紋部位出現在傳感器02或04部位;裂紋報警零件能量值為333-454未發現校直裂紋的5件，為設備存在噪音干擾產生的誤報現象。
表1 自動校直機QASS系統檢測出來校裂紋零件的能量值
圖3 校直裂紋實物照片三、校直裂紋技術分析
熱處理變形
56R擋中間軸采用20CrMnTiH材料制造，其預先熱處理采用等溫正火處理，最終熱處理為滲碳淬火處理。任何造成前序滲碳淬火熱處理變形的因素均會間接使校直工藝性惡化，易出現校直裂問題。即校直初始變形量越大，校直產生裂紋的風險越大。
齒輪加熱過程中的變形、齒輪淬火冷卻過程的變形、鋼材冶金因素對變形的影響。具體表現為：
(1)應力的釋放與變形;
(2)加熱中組織轉變與變形;
(3)加熱的不均勻性與變形;
(4)齒輪毛坯等溫正火后組織和硬度的離散度與滲碳加熱變形;
(5)預熱、階梯升溫加熱與變形;
(6)工件結構因素引起的冷卻不均勻與變形;
(7)工件裝卡引起的冷卻不均勻與變形;
(8)冷卻介質特性引起的冷卻不均勻與變形;
(9)鋼材的冶金因素，如晶粒度、非金屬夾雜、帶狀組織、淬透性與變形。
工件結構因素
從檢測結果觀察到56R擋中間軸發生校直裂紋的部位均出現在傳感器02或04部位，說明階梯軸類零件的過渡圓角與油孔的倒角是應力集中處，應力集中削弱了工件的最大彈性彎矩[2]。若熱前過渡圓角與油孔的倒角尺寸加工不夠大，對校直裂的產生影響很大。對QASS識別出來的裂紋零件，采用輪廓儀測量，報告顯示存在油孔倒角<0.30、過渡圓角、過渡圓角＜R 0.8等不符合工藝技術要求的情況。
自動校直工藝
56R擋中間軸校直精度為0.03，設備采用6個傳感器監控零件加工與變化情況。自動校直機過程設計著重從以下幾點考慮：
(1)初始變形量：設定不同的初始變形量識別零件并合理分批，有針對性地采用不同的校直程序進行加工。
(2)支撐點和下壓點的確定：遵循力學理論以及零件結構合理確定。56R擋中間軸采用墊鐵P303墊鐵、P353兩點支撐，兩個壓點的工藝設計。增加油孔檢測程序，避開油孔與階梯軸過渡圓角處正對壓頭時進行校直。
(3)下壓量：采用自動校直機試教的方式確定下壓量。避免過度校直和反復校直造成的加工硬化惡化校直工藝性情況出現。
(4)下壓速度：產前試教調整時，結合生產節拍，在生產效率能滿足30s的情況下，首選較緩慢的下壓速度，可減少校直裂紋的產生。
四、工藝改善與效果
依據酸煮試驗檢測取得的該零件校直裂紋的具體狀況，重點對56R擋中間軸熱前的過渡圓角與油孔的倒角加工質量的進行跟蹤，并及時優化機加工加工程序，使其外形尺寸達到工藝技術要求。
據不完全統計工藝優化改善后跟蹤一個月，56R擋中間軸校直裂實際廢品率0.29%，降低了該零件的實際廢品率，減小公司的加工成本，趕上或超過世界該領域的先進加工水平。
五、結語
通過檢測校直裂，獲取到56R擋中間軸校直裂紋最小能量值約為202，并對校直裂問題采取相應的改善措施，使56R擋中間軸校直裂實際廢品率達到0.29%的較高水平。后續將對以下殘留問題開展工作：
(1)持續跟蹤校直加工過程，不斷修正與優化校直報警參數。
(2)改善設備存在噪音，盡量消除其干擾產生的誤報現象。
(3)校核QASS系統精度。
最后并將此56R擋中間軸校直裂紋的分析與研究橫展至汽車變速器輸入軸校直裂紋改善之中。