摘要：伴隨著國(guó)內(nèi)基建和房地產(chǎn)行業(yè)的，國(guó)家“一帶一路”走出去的機(jī)遇，工程機(jī)械行業(yè)也迎來(lái)了較大的發(fā)展。工程機(jī)械是中國(guó)重裝備工業(yè)的重要組成部分，常在較為惡劣的環(huán)境中承受不同的沖擊載荷，對(duì)機(jī)器的可靠性和適應(yīng)性提出了更高的要求。感應(yīng)熱處理在工程機(jī)械行業(yè)應(yīng)用相當(dāng)廣泛，本文簡(jiǎn)單介紹工程機(jī)械用銷(xiāo)軸兩種不同的中頻熱處理工藝。
關(guān)鍵詞：工程機(jī)械；銷(xiāo)軸；中頻感應(yīng)熱處理；工藝參數(shù)
1.概述
我公司是工程機(jī)械四輪一帶的專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)商，銷(xiāo)軸是四輪一帶里的重要部件，不僅需要承受一定的載荷，表面還需要一定的耐磨性。本文以171節(jié)距的銷(xiāo)軸（見(jiàn)圖1）為例，直徑為33.4mm，長(zhǎng)度為183mm，材質(zhì)為45B。技術(shù)圖樣要求熱處理工藝可采用兩種方式：①整體調(diào)質(zhì)，然后表面進(jìn)行高頻感應(yīng)熱處理。②中頻感應(yīng)加熱后噴淋淬火，表面和心部進(jìn)行差別化硬度處理。出于成本控制和生產(chǎn)效率考慮，第②種熱處理方式成為市場(chǎng)的主流選擇。詳細(xì)的技術(shù)要求如下：淬硬層7～15mm（臨界硬度45HRC），表面硬度52～60HRC，心部硬度252～397HBS。我公司的銷(xiāo)軸熱處理全部采用中頻感應(yīng)加熱噴淋淬火工藝，但是淬火機(jī)床分為兩種，分別采取精確控冷和精確控溫來(lái)達(dá)到銷(xiāo)軸內(nèi)外硬度差別化的目的。
2.精確控冷中頻感應(yīng)熱處理
此設(shè)備主要由自動(dòng)上料機(jī)構(gòu)、中頻感應(yīng)線(xiàn)圈組成的2.8m長(zhǎng)的加熱爐膛和三個(gè)壓淬冷卻工位組成，爐膛和冷卻工位之間靠移料伺服電動(dòng)機(jī)和伺服推桿進(jìn)行銜接。銷(xiāo)軸首先由自動(dòng)上料機(jī)構(gòu)上料，然后進(jìn)入加熱爐膛進(jìn)行加熱，加熱后移料伺服機(jī)構(gòu)將加熱好的銷(xiāo)軸依次送到三個(gè)壓淬工位，然后由相應(yīng)工位的伺服推桿推入壓輥進(jìn)行噴水壓淬，壓淬的目的是防止彎曲變形超差。這種設(shè)備采取的是步進(jìn)式生產(chǎn)方式，銷(xiāo)軸在爐膛內(nèi)整體加熱至完全奧氏體化溫度，然后出爐進(jìn)入壓淬工位進(jìn)行噴液冷卻，依靠精確控制噴水量和噴水時(shí)間來(lái)達(dá)到內(nèi)外差別化硬化的目的。淬火完成的工件及時(shí)裝入臺(tái)車(chē)爐進(jìn)行低溫回火。主要熱處理工藝參數(shù)如表1所示。此工藝是采用較低的電源頻率來(lái)提高渦流透入深度，并在爐膛保溫一段時(shí)間，將工件整體加熱至Ac3以上，然后控制噴液進(jìn)行冷卻。此工藝的優(yōu)點(diǎn)：①由于采用三個(gè)工位進(jìn)行冷卻，生產(chǎn)效率較高。②過(guò)程控制較為穩(wěn)定。缺點(diǎn)：①此種冷卻方式無(wú)法保證整根軸各部分同時(shí)均勻冷卻，導(dǎo)致變形過(guò)大，必須依靠壓淬才能保證直線(xiàn)度。②增加了三個(gè)壓淬工位和移送料裝置使得設(shè)備構(gòu)造較為復(fù)雜，設(shè)備故障率偏高，維護(hù)保養(yǎng)費(fèi)用較高。
3.精確控溫中頻感應(yīng)熱處理
此設(shè)備主要由自動(dòng)上料機(jī)構(gòu)、兩個(gè)反向轉(zhuǎn)動(dòng)的傳輸輥和在線(xiàn)感應(yīng)回火爐組成。傳輸輥內(nèi)從前到后依次布置預(yù)熱感應(yīng)器、加熱感應(yīng)器和環(huán)形噴水器。預(yù)熱感應(yīng)器和加熱感應(yīng)器通用，都是用8mm×12mm的矩形銅管制成的內(nèi)徑為43mm的兩匝線(xiàn)圈。工件由自動(dòng)上料裝置進(jìn)行上料，傳送鏈將工件送入傳輸輥，工件在傳輸輥內(nèi)依次經(jīng)過(guò)預(yù)熱感應(yīng)器和加熱感應(yīng)器完成加熱，然后直接經(jīng)過(guò)環(huán)形噴水器進(jìn)行噴液冷卻，最后經(jīng)由在線(xiàn)回火爐完成回火。這種設(shè)備采用的是邊加熱邊冷卻的生產(chǎn)方式，由于是連續(xù)生產(chǎn)，不同于步進(jìn)式生產(chǎn)，需要連續(xù)噴水冷卻，噴水時(shí)間無(wú)法隨時(shí)啟停，工件直徑又比較小，很難僅通過(guò)調(diào)節(jié)噴水量來(lái)控制工件內(nèi)外冷卻速度，只能依靠控制加熱來(lái)保證內(nèi)外差別化硬化處理。主要熱處理工藝參數(shù)如表2所示。此工藝預(yù)熱采用較低的電源頻率來(lái)提高渦流的透入深度，加熱采用稍高于預(yù)熱的頻率使工件表面迅速達(dá)到奧氏體化溫度，而心部仍處在Ac1～Ac3區(qū)間內(nèi)，然后迅速經(jīng)過(guò)環(huán)形噴水器噴水冷卻。此工藝優(yōu)點(diǎn)：①設(shè)備結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，維護(hù)保養(yǎng)成本低。②由于工件心部不需加熱至完全奧氏體化，淬火后直接使用在線(xiàn)回火，能有效地降低能耗，節(jié)能減排效果較為突出。③由于采用環(huán)形噴水器，工件徑向冷卻均勻，熱變形較小，直線(xiàn)度極好，無(wú)需壓淬。缺點(diǎn)是加熱時(shí)間必須控制精準(zhǔn)，由于Ac1～Ac3溫度區(qū)間很窄，稍有不慎心部就會(huì)完全奧氏體化。
4.檢驗(yàn)分析
（1）硬度與淬硬層結(jié)果如表3所示。（2）金相組織如圖2～圖5所示通過(guò)檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，兩種工藝的硬度都符合技術(shù)要求，近表面淬勻的淬硬層，調(diào)整了頂尖的擺差；另外恢復(fù)了電源在連桿頸上、下止點(diǎn)的功率分配功能，也解決了連桿頸上止點(diǎn)處斜油孔出現(xiàn)淬火裂紋的問(wèn)題。（3）通過(guò)疲勞試驗(yàn)得知.經(jīng)過(guò)圓角強(qiáng)化的曲軸，相對(duì)圓角不強(qiáng)化的曲軸，疲勞強(qiáng)度大幅提高，其提高程度與圓角處的淬硬層深度和表面質(zhì)量密切相關(guān)。按存活率為99.9%的彎矩疲勞極限M-1計(jì)算，為圓角不淬火的2.1倍，對(duì)延長(zhǎng)曲軸乃至柴油機(jī)的使用壽命，防止曲軸斷裂，起到?jīng)Q定性的作用。
參考文獻(xiàn)：
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