專利名稱：：一種大變徑軸類零件感應熱處理及淬火工藝方法一種大變徑軸類零件感應熱處理及淬火工藝方法
技術領域：
：本發明涉及一種變徑軸類零件的感應熱處理及淬火工藝方法，尤其是涉及一種大變徑軸類零件感應熱處理及淬火加工工藝方法。
背景技術：
：目前，由于拖拉機的產品更新換代較快，以我公司為例現引進開發的新產品SZ904拖拉機、開創公司的E304前橋等產品，技術含量高，制造難度相對較大，其中的一些特殊零件，如動力輸出從動軸、前驅動軸、半軸等零件均具有3個或3個以上臺階，且截面尺寸變化較大"大小徑變化單邊在10mm以上"。對于多臺階軸類零件，感應加熱通常采用縱向旋轉加熱整體淬火法"Singleshot"。這種方法的原理是因為有效圈平行于軸向"縱向"，故零件上的感應電流沿軸向"縱向"流動，這樣流經臺階大小不同直徑處的是同一感應電流，即電流的強度是相同的，同時有效加熱面積也較一般圓環類感應器大若干倍，零件工作時自身旋轉，但不作相對移動，有效圈有足夠長度以使所需淬火區進行一次加熱，淬火區內每一質點在整個加熱過程中均受到感應電流的作用，達到淬火溫度后由附加的噴水圈作噴射淬火，也可取下工件作浸液淬火；縱向一次加熱淬火工藝有如下優點1.感應電流在零件表面沿軸向"縱向"流動；2.可以不受限制的設計長條狀有效圈與復雜零件各段需淬火表面的間隙"仿形"，根據加熱情況隨時調整長條狀有效圈上的導磁體數量，在簡單設備條件下基本實現了復雜的跟蹤加熱"仿形加熱"，控制了零件各段的加熱溫度；3.長條狀有效圈對零件來說是不封閉的，零件取放自如，有利于實現自動化卸料；4.控制噴射或浸液淬火的時間可以獲得一定的自回火溫度，這一點對消除殘余應力，避免淬火裂紋是至關重要的，同時可取消淬火后的回火工藝；5.由于獲得了沿復雜零件表面輪廓均勻的淬硬層，以及一次加熱冷卻消除了連續淬火時所產生的軸向應力，提高了零件的抗彎扭疲勞強度；6.—次加熱面積增大，可充分利用設備的有效功率，從而提高設備負荷率，達到省電節能的目的。縱向一次加熱淬火法雖然是感應加熱技術的重要突破，并且具有諸多優點，但是由于所述縱向一次加熱淬火法使用的工裝"感應器"的跨度比圓環類淬火感應器的大，設計較為復雜，所以加工制造難度也相對較大；另外，當零件淬硬區要求達到端頭時，還應在零件端頭加一個奧氏體耐熱鋼套，以保證軸端的加熱和淬火。而對于階梯軸淬火需縱向連續加熱時，還應附加一個輔助噴水圈，以消除噴射"死角"造成的末端淬火軟帶或回火軟帶，且此時工件的移動速度要有所降低；對于直徑較大的中碳鋼件，工件必須強烈冷卻，否則由于深層的熱能較多，可能會產生高溫自回火現象。在圖1中，變截面軸類零件(1)通常要求具有不同的硬化層(2)深且硬化層連續，以提高零件抗扭強度，由于軸段的尺寸不同，采用連續淬火工藝時，零件硬化層(2)分布及深度受功率和移動速度影響很大，淬火過程中工藝參數變化較大，往往需要變速度、變功率來適應，感應淬火技術難度大，工藝技術要求高，普通淬火機床工藝參數調整很困難，所以精度不夠，無法實現這種淬火工藝；而數控淬火機床具有變功率和變零件移動速度功能，按照設定的淬火程序進行功率、速度的準確變換，可方便地實現淬火過程中的工藝參數控制，從而獲得滿意的仿形硬化層(2)分布和表面硬度，對解決多臺階和變硬化層深軸類零件的感應淬火具有較好的效果。大直徑差的階梯軸通常情況下采用的是軸面仿形淬火感應器來實現所述感應淬火淬硬層連續的問題，它的加熱原理屬縱向一次加熱淬火法。由于這種方法存在使用的感應器跨度比圓環類淬火感應器的大、設計復雜、加工制造難度也大、浪費能源等一系列缺點，所以需要改進工藝。縱向一次加熱淬火法對于特殊的大變徑、多臺階軸類零件則難以滿足其淬火要求，屬感應加熱難點問題，迄今為止，未見有應用實例報道及文獻可供參考。在熱處理生產過程中，各種不同的工藝目的是通過相應的工藝設備實現的。隨著計算機技術在熱處理行業的運用與發展，數控淬火機床在實際生產當中越來越多的應用，使得熱處理技術將在高效的精確的質量控制下，在清潔的環境中，通過智能控制方式依據人們的需求生產熱處理產品。這些情況使得感應熱處理生產已不再是僅僅依賴操作工人的技能，更多的是通過先進的熱處理設備來保證的。由于感應熱處理工藝技術是感應熱處理技術水平高低的主要體現，同樣也是技術發展的基礎。本發明經過分析、研究先進的感應熱處理工藝技術，并根據現有技術的特點來消化吸收，并通過數控技術用創新的淬火工藝方法來解決感應淬火技術中難度最大的大變徑軸類零件感應淬火淬硬層連續的問題，并將這些問題作為主要突破點來研究；認為有必要提出一種新的大變徑軸類零件感應熱處理及淬火工藝方法。
發明內容為了實現所述發明目的，本發明提出了一種大變徑軸類零件感應熱處理及淬火工藝方法，本發明所述的大變徑軸類零件感應熱處理及淬火工藝方法通過數控技術、在現有的設備條件下通過對大變徑軸類零件的感應器、工裝夾具研制，以及淬火工藝試驗研究，經過反復試驗，提出一套能夠滿足產品圖技術要求的成熟的淬火工藝來替代現在生產當中的淬火結果不能滿足產品圖技術要求的淬火工藝，達到解決大變徑軸類零件感應淬火淬硬層連續分布的技術難題的目的，使產品整機性能得以提高，且具有節能降耗、便于操作、降低勞動強度、改善了勞動環境等諸多優點。為了實現上述發明目的，本發明采用如下技術方案—種大變徑軸類零件感應熱處理及淬火工藝方法，動力輸出從動軸為例，選用連續式加熱淬火，噴液冷卻的淬火方式，機床動作程序為先從花鍵上端預熱連續變速走至①45軸頸處一預熱、停滯、加熱數秒"應根據實際情況定"一加熱一停加熱一移至①68處加熱一滯后一加熱一噴液一移至45處連續加熱至花鍵上端35mm處"其中①45及①37.1兩段移動速度不同，數控編程中加以體現"一移至①37.l上端某一位置"數控中X二-53"—噴液數秒"實驗確定"一回零。5所述的大變徑軸類零件感應熱處理及淬火工藝方法，以動力輸出從動軸為例具體包含如下技術參數和步驟；A技術參數要求1)加熱頻率f取=5000HZ;2)電源功率P:P花鍵取60KW;3)零件移動速度F:在數控機床編程時花鍵①37.1、①39.1、①45三段部位F分別取480、550、600;4)變壓比B=20/1;5)電壓U=400V500V;電流1=100A140A;6)電容C=1，2，3，5"左起";7)功率因數Cos①=1;8)零位"便于取拿零件的位置":X-238"①45與①68臺階處"感應器下端平面與臺階處平齊對零；B數控機床加工步驟1)零件旋轉并以F=2500速度"G0=2500"，花鍵移至X-136"花鍵上端"，加熱1.5秒；秒；2)以F=2800速度，零件移至X-234"①45與①39.1臺階處";3)以F=600速度，零件移至X-238"①45與①68臺階處"；加熱4秒；4)以F=2000速度，零件移至X-256"①114與①68臺階上方3mm處"；加熱15)以F=420速度，零件移至X-239"①45與①68臺階處"；加熱5秒后斷加熱；再滯后3秒；6)以F7)以F=8)以F=9)以F=10)以F11)以F12)以F13)停旋轉、停噴液；14)零件回到零位；C具體編程，編程號為581500速度，零件移至X-251處；加熱5.5秒后斷加熱，滯后2秒；1000速度，零件移至X-211處；加熱5.5秒;600速度，零件移至X-188處，加熱0.2秒;600速度，零件移至X-180處，開始噴液；:600速度，零件移至X-125處，延時噴液1.5秒后斷加熱；:900速度，零件移至X-50處，延時噴液5秒；:900速度，零件回零"X0";訓S7腦0GlX-238F500腦G0X-136N210S2訓S2N220G4F5.5N40G4Fl.5N230GlX-211F1000N50GlX-234F2800N240GlX-188F600N60GlX-238F600N250G4F0.2訓G4F4N260GlX-180F600N80GlX-256F2000N270S5腦G4FlN280GlX-125F600訓0GlX-239F420N290G4Fl.5N110S2訓OS4N120G4F5N310GlX-50F900。N130S4N320G4F5N140G4F3N330GlXOF900N150GlX-251F500N340S6N160S2N350S8N170G4F5.5N360GOXO訓OS4N370M2N190G4F2。由于采用了上述技術方案，本發明具有如下優越性:1)本發明利用現有設備，采用特殊工藝方法進行感應淬火滿足了大變徑花鍵軸硬化層連續分布的技術要求，保證了新機型拖拉機的投產，在提高設備利用率的同時，也節約了設備投資；2)本發明克服了現生產工藝中生產的零件100%淬硬層不連續的重大質量和技術難題，保證了整機的可靠性和耐用性；3)本發明的工藝合理，硬化效果好，零件的強度、耐磨性和使用壽命有所提高"靜扭強度提高23%25%"，滿足產品設計和使用要求，具有可觀的經濟效益，可進一步推廣應用至同類產品中；4)本發明在數控機床的應用，使得零件具有節能降耗、便于操作，降低勞動強度，改善了勞動環境等諸多優點，解決了長期以來人為因素操作、憑經驗水平決定零件質量的弊端，以及隨機定位等不安全等問題；提高了工作效率，并保證了產品質量；5)本發明所述的工藝技術在齒輪和軸類零件感應淬火方面有獨到之處，解決了生產中存在的難題，經過技術檢索在國內同行業中處于領先水平。圖1是現有的大變徑軸類"以動力輸出從動軸為例"零件感應淬火區示意圖；圖2是本發明大變徑軸類"以動力輸出從動軸為例"零件感應淬火區示意圖；圖3是本發明大變徑軸類"以動力輸出從動軸為例"零件淬硬層深度及區域分布示意圖。在圖1、3中1、零件；2、硬化層。具體實施方式在圖2或3中，一種大變徑軸類零件感應熱處理及淬火工藝方法，以動力輸出從動軸為例選用連續式加熱淬火，噴液冷卻的淬火方式，機床動作程序為先從花鍵上端預熱連續變速走至①45軸頸處一預熱、停滯、加熱數秒"應根據實際情況定"一加熱一停加熱一移至①68處加熱一滯后一加熱一噴液一移至45處連續加熱至花鍵上端35mm處"其中①45及①37.1兩段移動速度不同，數控編程中加以體現"一移至①37.1上端某一位置"數控中X=-53"—噴液數秒"實驗確定"一回零。所述的大變徑軸類零件感應熱處理及淬火工藝方法，以動力輸出從動軸為例具體包含如下技術參數和步驟；A技術參數要求1)加熱頻率f取=5000HZ;2)電源功率P:P花鍵取60KW;3)零件1移動速度F:在數控機床編程時花鍵①37.1、①39.1、①45三段部位F分別取480、550、600;4)變壓比:B=20/15)電壓U6)電容:C=1，2，3，5"左起";7)功率因數Cos①=1;8)零位"便于取拿零件1的位置與臺階處平齊對零；B數控機床加工步驟1)零件旋轉并以F=2500速度1.5秒；秒；400V500V;電流1=100A140A2)以F3)以F4)以F:X-238"①45與①68臺階處"感應器下端平面'G0=2500"，花鍵移至X-136"花鍵上端"，加熱2800速度，零件移至X-234"①45與①39.1臺階處";600速度，零件移至X-238"①45與①68臺階處"；加熱4秒;2000速度，零件移至X-256"①114與①68臺階上方3mm處"；加熱15)以F=420速度，零件移至X-239"①45與①68臺階處"；加熱5秒后斷加熱；再滯后3秒；6)以F7)以F二8)以F二9)以F=10)以F11)以F12)以F500速度，零件移至X-251處；加熱5.5秒后斷加熱，滯后2秒；1000速度，零件移至X-211處；加熱5.5秒;600速度，零件移至X-188處，加熱0.2秒;600速度，零件移至X-180處，開始噴液；=600速度，零件移至X-125處，延時噴液1.5秒后斷加熱；=900速度，零件移至X-50處，延時噴液5秒；=900速度，零件回零"XO";13)停旋轉、停噴液；14)零件回到零位；工藝參數淬火方式金相檢査加熱頻率(HZ)f(取>5000HZ連續加熱；噴液淬火；采用5100;聚乙烯醇。1.物理探傷檢杏-,2.組織級別檢奔；3.淬硬層深度區域分布檢測。電源功率(KW)F花鍵取60KW零件移動速度039.1、600必45、068二部位；F分別取480、550、變壓比20/1電容01,2,3，5電壓(V)40(T500V屯流a)I=100A~140A功率因數C具體編程，編程號為581:訓S7腦0GlX-238F500腦GOX-136N210S2訓S2N220G4F5.5N40G4Fl.5N230GlX-211F1000N50GlX-234F2800N240GlX-188F600N60GlX-238F600N250G4FO.2訓G4F4N260GlX-180F600N80GlX-256F2000N270S5腦G4FlN280GlX-125F600[o川]訓oGlX-239F420N290G4Fl.5N110S2訓0S4N120G4F5N310GlX-50F900N130S4N320G4F5N140G4F3N330GlXOF900N150GlX-251F500N340S6N160S2N350S8N170G4F5.5N360GOXO訓OS4N370M2N190G4F2。D零件表面硬度金相檢驗；1)零件表面硬度"HRC"①37.1、①39.1、①45、①68四處:HRC53'2)金相檢驗；下表為檢驗結果<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>本發明針對現有技術中對直徑大小相差較大的階梯軸感應熱處理的不合理之處反復試驗。本發明的提出克服了現有技術存在的使用感應器跨度比圓環類淬火感應器的大，設計復雜，加工制造難度也大，且淬硬層較淺"很難達到較深的連續的淬硬層"等缺點，通過利用現有設備，采用特殊工藝方法進行感應淬火滿足了大變徑花鍵軸硬化層2連續分布的技術要求，保證了新機型拖拉機的投產，在提高設備利用率的同時，也節約了設備投資；并且本發明克服了現生產工藝中生產的零件100%淬硬層不連續的重大質量和技術難題，保證了整機的可靠性和耐用性；本發明的工藝性能較為合理，硬化效果比較理想，零件的強度、耐磨性和使用壽命均有所提高"靜扭強度提高23%25%";本發明在數控機床的應用，使得零件具有節能降耗、便于操作，降低勞動強度，改善了勞動環境等諸多優點，解決了長期以來人為因素操作、憑經驗水平決定零件質量的弊端，以及隨機定位等不安全等問題；提高了工作效率，并保證了產品質量；本發明所述的工藝技術在齒輪和軸類零件1感應淬火方面有獨到之處，解決了現有技術中存在的難題，經過技術檢索尚未發現相同技術的報道，所以本發明應該屬于國內領先。權利要求一種大變徑軸類零件感應熱處理及淬火工藝方法，其特征在于；以動力輸出從動軸為例，首先選用連續式加熱淬火，噴液冷卻的淬火方式，機床動作程序為先從花鍵上端預熱連續變速走至Φ45軸頸處→預熱、停滯、加熱數秒“應根據實際情況定”→加熱→停加熱→移至Φ68處加熱→滯后→加熱→噴液→移至45處連續加熱至花鍵上端3～5mm處“其中Φ45及Φ37.1兩段移動速度不同，數控編程中加以體現”→移至Φ37.1上端某一位置“數控中X＝-53”→噴液數秒“實驗確定”→回零。2.根據權利要求1所述的大變徑軸類零件感應熱處理及淬火工藝方法，其特征在于；以動力輸出從動軸為例，所述方法具體包含如下技術參數和步驟；A技術參數要求1)加熱頻率f取=5000HZ;2)電源功率P:P花鍵取60KW;3)零件移動速度F:在數控機床編程時花鍵。37.1、。39.1、①45三段部位F分別取480、550、600;4)變壓比:B=20/1;5)電壓U=400V500V;電流1=100A140A;6)電容C=1，2，3，5"左起"；7)功率因數C0S①=1;8)零位"便于取拿零件的位置":X-238"①45與①68臺階處"感應器下端平面與臺階處平齊對零；B數控機床加工步驟1)零件旋轉并以F二2500速度"G0=2500"，花鍵移至X-136"花鍵上端"，加熱1.5秒；2)以F二2800速度，零件移至X-234"①45與。39.1臺階處"；3)以F=600速度，零件移至X-238"①45與①68臺階處"；加熱4秒；4)以F=2000速度，零件移至X-256"①114與①68臺階上方3mm處"；加熱1秒；5)以F=420速度，零件移至X-239"①45與①68臺階處";加熱5秒后斷加熱；再滯后3秒；6)以F=500速度，零件移至X-251處；加熱5.5秒后斷加熱，滯后2秒；7)以F=1000速度，零件移至X-211處；加熱5.5秒；8)以F=600速度，零件移至X-188處，加熱0.2秒；9)以F=600速度，零件移至X-180處，開始噴液；10)以F=600速度，零件移至X-125處，延時噴液1.5秒后斷加熱；11)以F=900速度，零件移至X-50處，延時噴液5秒；12)以F=900速度，零件回零"XO";13)停旋轉、停噴液；14)零件回到零位；C具體編程，編程號為581:訓S7N20GOX-136N40G4Fl.5N50GlX-234F2800N60GlX-238F600訓G4F4N80GlX-256F2000腦G4Fl訓0GlX-239F420N110S2N120G4F5N130S4N140G4F3N150GlX-251F500N160S2N170G4F5.5訓OS4N190G4F2腦OGlX-238F500N210S2N220G4F5.5N230GlX-211FIOOON240GlX-188F600N250G4FO.2N260GlX-180F600N270S5N280GlX-125F600N290G4Fl.5訓OS4N310GlX-50F900。全文摘要一種大變徑軸類零件感應熱處理及淬火工藝方法，以動力輸出從動軸為例，選用連續式加熱淬火，噴液冷卻的淬火方式，機床動作程序為先從花鍵上端預熱連續變速走至Φ45軸頸處→預熱、停滯、加熱數秒“應根據實際情況定”→加熱→停加熱→移至Φ68處加熱→滯后→加熱→噴液→移至45處連續加熱至花鍵上端3～5mm處“其中Φ45及Φ37.1兩段移動速度不同，數控編程中加以體現”→移至Φ37.1上端某一位置“數控中X＝-53”→噴液數秒“實驗確定”→回零；本發明所述方法且具有節能降耗、便于操作、降低勞動強度、改善了勞動環境等諸多優點。文檔編號C21D9/28GK101787425SQ20091006570公開日2010年7月28日申請日期2009年7月31日優先權日2009年7月31日發明者丁芳,劉俊杰,劉進營,孔春花,張沈潔,楊峰,蔡安克,陸志明,靖琦,馬春慶申請人:中國一拖集團有限公司