滚筒轴热处理淬火工艺的改进

滚筒轴热处理淬火工艺的改进
第23卷第3期(总第102期)
机械管理开发
MECHANICALMANAGEMENTANDDEVEL0PMENT
2008年6月
,
Jun.2008
滚筒轴热处理淬火工艺的改进
郭晓红
(太原理工大学阳泉学院机电系,山西阳泉045000,1
【摘要】分析了滚筒轴材料40Cr的淬透性以及水,油不同介质的冷却性能.从理论和实践两方面分析了常规工
艺产生缺陷的原因和不足,改进淬火工艺后,保证了产品质量,提高了工作效率., 【关键词】淬火;工艺;改进
【中图分类号】TG151.2【文献标识码】A【文章编号】1003—773X(2008)03—0101—02 ImprovementofHotTreatmentQuenchingCraftoftheRollerStalk
GUOXiao—hong
(MechanicalElectronicDepartment,CoUegeofYangquan,TaiyuanUniversityofTechnolo gy,Yangqun,Taiyuan045000ShanxiProvince)
[Abstract]Thispaperhasanalyzedthe.hardenabilitydrumshaftmaterial40Crofaswellasthe water,theoilcoolingperformance.And practicedtwoaspectsfromthetheorytoanalyzetheconventionalcrafttohavetheflaw:reason andtheinsufficiency,ensuredtheproduct qualityandrMsedtheefficiencyafterimprovingthepractice.Ithastheimprovementafterthe: practicethecraftsuperiority.
[Keywords]Quenching;Craft;Improvement
1材料分析
40Cr钢具有良好的综合性能和较高的淬透性,是
一
种使用很广泛的钢,常用于制造曲轴,连杆,齿轮和
轴等较重要的调质零件.调质后具有良好的综合力学
淬火工艺是决定调质处理的关键.如果40Cr钢淬火时能淬透,那么整个截面都得到马氏体组织和高的硬度.但是在实际生产中,由于工件尺寸和热处理工艺
条件的影响,往往不可能淬透,也没有必要.应区别不
同的情况,提出不同的要求.对于轴类另件,工作时承
受弯曲,扭转等复合应力的作用,应力在这类零件的
分布是不均匀的,最大应力发生在轴的外缘,而其中
心受力不大.因此,没有必要使零件心部淬透.一般只
要求在轴的外缘3/4R一1/2R处能淬透即可口].
2零件尺寸及热处理后的技术要求
零件尺寸:~300x2075mm.淬火后技术要求:
HRC>44;组织:淬火马氏体;回火后技术要求:回火HB240一HB280;组织:回火索氏体.
3常规淬火工艺存在的问题及分析
3.1常见的两种淬火工艺规范
工艺(I)淬火温度850%,水冷(水温<3O℃).工艺(Ⅱ)淬火温度870~(2,油冷(油温<6O℃).
3.2存在的问题及分析
1)40Cr钢的淬透性曲线如图1[2].以硬度HRC44
为判断淬硬的数值,从曲线中可以看出油淬的临界直径为25mm.而水淬的淬透直径可以达@61mm左
右.这也说明,水淬和油淬对40Cr钢的淬透性有很大差
别;其硬化层深度也有很大差别,我们可以通过不同
的淬火工艺来获得不同的硬化层深度,淬火硬度和淬
火组织
瘁
5
鲁40
30
相同淬火硬度的棒料3/4R硬度部位淬火
97表面
2851T497122l47lT0距中心3/4R水淬
i83l《lSl8l彳l8l9l孽嚣中心
ll}t}lllt
20《6融88697表面
132541518li8l9彳io2距中心3/4R油淬
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收稿日期:2007—11—09;f~N日期:2008—03—10
作者简介:郭晓红(1965一),女,山西昔阳人,高级工程师.1988年阜新矿业学院金属材料及热处理专业毕业,主要从事:机械加工与热处理技术工作.
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101?
第23卷第3期(总第102期)张昌明:快速原型制造技术的应用2008年6月1)又快,又省地制造产品原型,以便进行设计校
核.用快速成型机直接制造产品原型,一般只需传统加
工方法的30%～50%工时,20%～35%成本,如图3所示.
这种原型与最终产品相比,虽然在材质方面可能有所
差别,但在形状及尺寸方面几乎完全相同,经过适当地
表面处理后,看起来与真实
产品一模一样.因此,它可
供设计者和用户进行直接
观测,评判,优化,可用以摄
制产品照片,并可迅速实现
反复修改,制作,直到最大
限度地满足用户地要求.图3快速成形技术的效益
2)产品性能的及时,准确测试与分析.用快速成
形机直接制作的产品原型,可在零件级和部件级水平
上,用于加工工艺性能,装配性能,有关工模具的校验
与分析.以及运动特性测试,风洞实验,有限元分析结
果的实体表达等.
3)又快,又省地制作模具O由于快速成形技术与
新材料的迅速发展,出现了一个新领域即快速模具制
造(RT).RT用RP技术直接或间接制作模具,能使模具
的制造时间和成本大大降低.
4)基于逆向工程的快速原型技术.基于逆向工程
的快速原型技术也就是RE+RP,CAD模型来自于实物
或样件模型,通过数字化扫描和三维重建获得.能够根
据多种数据来源(三维测量,图像,CT等)重构出实物
的CAD模型,然后转换成STL文件,在完全仿制的情况
下也可以不建立CAD模型,由测量数据直接生成STL
文件.图4给出了工作流程.
图4逆向工程快速原型流程
RPM技术出现的十余年来,已在广泛的领域中得到
应用并显示出它的优越性.此项技术不仅已应用在机械, 汽车,航空航天,电子等制造业,而且已在医疗,艺术和建筑等行业中发挥了它的作用,并取得了显着的效果.
参考文献
[1]朱磊,孙进,乔黎.快速成形技术在新产品开发中的
应用[J].模具技术,2000,(5):55~58.
[2]邓明.材料成形新技术及模具[M].北京:化学工业出版
PrototypingTechniques.AnnalsoftheeJ]CIRP.1991,40(2): 603—614
(上接第101页)
表1淬火冷却介质及其冷却性能
名最大冷却速度时平均冷却速度/℃/s
F
所在温度冷却速度/650—500300-200
称oC/s℃℃/℃
静止自来水,340775130480
20℃
静止自来水,235545115400
40℃
静止自来水.22027575210
60℃
NaCll0%水溶
液.20℃580200019001000
NaOH15%水溶
液.20℃56028301750775
液.20℃
10号机油.20℃4302306065
10号机油,
80℃4302307055
20号机油,20℃50012010050
3)采用工艺(1/):工件再87O℃油冷却由表1可知,
油冷比水冷的冷却速度小得多,可以防止出现淬火裂纹,其组织和性能均能达到技术要求.但采用工艺(Ⅱ)出现的问题是:当生产量大时,工件的淬火生产周期太长,耗工费时,效率低,仍不够理想.
4改进方案
改进工艺方案的思路是:在Ms点以上快冷,在Ms
点以下慢冷,遵守"先快后慢"的原则,即用水淬油冷淬火工艺.具体工艺是:淬火起始温度87O℃,在水中冷却一段时间,抑制其非马氏体转变.当工件被冷却到稍高于Ms时,立即转入油中冷却,以使工件在马氏体转变区缓慢冷却.这种冷却方法,比较难以把握的是在水中的冷却程度.如果在水中停留时间过长产生内应力过大易产生裂纹,就失去了水淬油冷的意义. 如果停留时间太短,就有可能在油中发生珠光体转变,达不到淬火要求.有时表面虽然到达了马氏体,但中心部分温度仍高,余热过多,这样当工件从水中移入油中的一瞬间,工件各部分的温度是不均匀的,这又会造成淬火缺陷的产生.因此,控制从水中转到油中的冷却程度是本工艺的关键.实践经验证明:在水中冷却到两头周边变暗时转入油中即可.如果按时间计大约4~5mm/s.大截面工件,按照心部冷却到了
进后的结果:1)采用改进工艺工件没有裂纹产生.提
高了产品质量.2)可省工,节时,效率提高了5倍.
参考文献
[1]樊东黎.热处理技术数据手册[M].北京:机械工业出版社, 2000:78.
[2]张文勇,陈亚维.40Cr钢量化水淬应用研究[J].金属热处理.2006(3):96—98.
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