專利名稱：銷軸中頻調質熱處理工藝及其專用設備的制作方法
技術領域：
本發明屬于金屬調質熱處理領域，具體的說，尤其涉及一種銷軸中頻調質熱處理工藝及其專用設備。
背景技術：
對銷軸進行調質熱處理，尤其是對OSOmm以上的大直徑銷軸進行調質熱處理時，如選用普通淬火方式進行熱處理，其淬透性差，淬硬層淺，往往達不到調質后要求強韌化的綜合機械性能，所以在對Φ80πιπι以上的大直徑銷軸進行調質熱處理時多選用中頻感應穿透加熱的調質方式，可使銷軸達到透熱加熱，淬火、回火一次完成，上料卸料自動化，勞動強度低，氣缸推桿定時勻速推進工件順序均勻加熱，加熱速度快效率高，由于中頻調質熱處理中的穿透感應加熱速度快時間短，氧化脫碳甚微，相變后形成的奧氏體晶粒細小，有利于銷軸調質組織細化性能的提高。雖然中頻調質熱處理方法相對于普通淬火方式進行的熱處理有許多優點，但是在生產過程中發現經過中頻調制熱處理的銷軸在其端面棱角部位往往容易出現弧形裂紋，影響了銷軸的熱處理質量，而且降低了材料的利用率。
發明內容
本發明提供了銷軸中頻調質熱處理工藝及其專用設備，用于解決現有技術中對銷軸尤其是對OSOmm以上的大直徑銷軸進行調質熱處理之后存在的調質不均及銷軸棱角淬裂的問題。
本發明是通過以下的技術方案實現的:本發明公開的銷軸中頻調質熱處理工藝，該工藝包括以下步驟:一、表面處理:對待處理的銷軸表面進行清理，清除油污及鐵銹；二、淬火:對經表面處理后的銷軸進行淬火處理，其淬火過程如下:a、將清理后的待處理銷軸經淬火進料機構送至淬火加熱機構加熱，淬火加熱至83(T850°C，加熱時的銷軸中頻調質熱處理專用設備的直流電壓為40(T460V，中頻電壓為60(T680V，中頻感應電源的頻率為IOOOHz，中頻功率為20(T320KW，行進速度為5 llmm/s ；b、經過均勻加熱后的銷軸在傳動系統中的牽引鏈條牽引下進入風冷圈，這時開啟預冷裝置和淬火噴淋機構，對經過均勻加熱至83(T850°C的銷軸棱角進行預冷，使銷軸棱角部位先降溫至76(T780°C，再進入淬火噴淋機構對銷軸進行水冷，水冷結束后銷軸的溫度應控制在150 160。。；三、回火:對經過淬火冷卻后的銷軸進行回火處理，其回火處理過程如下:C、水冷結束后的銷軸經過回火進料機構進入回火加熱機構加熱，加熱并保溫至65(T700°C，此時的銷軸中頻調質熱處理專用設備的直流電壓為27(T31OV，中頻電壓為47(T550V，中頻功率為15(T200KW，中頻感應電源的頻率保持為1000Hz，進料速度為
回火加熱時間及保溫時間依據銷軸的材質確定；d、回火完成的銷軸經過回火出料機構運出，依據銷軸所用材料的不同判定進行空冷或水冷，冷卻結束后轉運至下一道工序或儲存；四、檢驗:將步驟d中所述經過銷軸中頻調質熱處理專用設備之后的銷軸進行外觀、硬度及機械性能檢查；對合格的銷軸轉移至下一道工序或存儲入庫，對不合格的銷軸重新進行熱處理。步驟b中所述的淬火噴淋機構和步驟d中所述的水冷均用含有合成淬火劑的水源；淬火噴淋機構所用水壓為0.15^0.2Mpa、水溫控制在35°C 40°C。對于步驟a中所述的淬火加熱的溫度、步驟b中銷軸棱角部位的預冷后的溫度及水冷后銷軸的溫度、步驟c中回火加熱及保溫的溫度均采用紅外線光電測溫裝置進行測量。本發明公開的銷軸中頻調質熱處理專用設備，包括依次連接的淬火進料機構、進料矯直機構甲、淬火加熱機構、淬火噴淋機構、回火進料機構、進料矯直機構乙、回火加熱機構、回火出料機構；所述淬火加熱機構包括淬火預熱段和淬火加熱段，淬火預熱段和淬火加熱段之間設有淬火矯直機構；回火加熱機構包括兩節加熱段和一節保溫段，兩節回火加熱段之間設有回火矯直機構甲，加熱段與保溫段之間設有回火矯直機構乙，在淬火加熱機構和回火加熱機構上均設有溫度感應器，所述銷軸中頻調質熱處理專用設備設有預冷裝置，所述預冷裝置包括電動機、鼓風機、送風管和風冷圈，所述鼓風機通過送風管與風冷圈連接；所述風冷圈設置在淬火加熱機構的出口，鼓風機上設有空氣濾清器，送風管上設有過濾器。與現有技術相比，本發明的有益效果是:1、通過采用新的銷軸中頻調質熱處理工藝及其專用設備，尤其在對OSOmm以上的大直徑銷軸進行調質熱處理時解決了銷軸端面棱角部位出現弧形裂紋的現象；2、相對于傳統的淬火方式及現有的中頻調質流水線，不僅提高了產品熱處理的質量和綜合性能而且提高了產品的合格率，降低了成本；3、本發明所處理出來的銷軸質量好，強度大，機械性能強，且整個處理過程無氧化脫碳，無污染；4、本發明公開的銷軸中頻調質熱處理專用設備所用的預冷裝置，達到了現有技術中的板式換熱器的預冷效果，而且其結構簡單，維護方便，生產成本較低。
圖1是中頻調質熱處理專用設備的第一部分的結構示意圖；圖2是中頻調質熱處理專用設備的第二部分的結構示意圖；圖3是中頻調質熱處理專用設備的第三部分的結構示意圖；圖4是中頻調質熱處理專用設備的第四部分的結構示意圖；圖5是中頻調質熱處理專用設備的第五部分的結構示意圖；圖6是中頻調質熱處理專用設備的預冷裝置結構示意
圖7是圖6中的A-A剖視圖的放大圖。其中:圖1、圖2、圖3、圖4和圖5從左至右依次順序固定連接成整套中頻調質熱處理專用設備。圖中:1、淬火進料機構；2、進料矯直機構甲；3、淬火加熱機構；4、淬火矯直機構；5、預冷裝置；6、淬火噴淋機構；7、回火進料機構；8、進料矯直機構乙；9、回火加熱機構；10、回火矯直機構甲；11、回火矯直機構乙；12、回火出料機構；13、電動機；14、空氣濾清器；15、鼓風機；16、過濾器；17、送風管；18、風冷圈。
具體實施例方式
下面結合附圖對本發明作進一步描述說明。加工制造銷軸用的材料以合金材料為主，尤其在挖掘機的銷軸圖紙設計中一般選用鋼材合金結構鋼40Cr、42CrMo，所以在進行中頻調質熱處理的時候，所需要的熱處理工藝也有些許差別。本發明公開的銷軸中頻調質熱處理工藝，該工藝包括以下步驟:一、表面處理:對待處理的銷軸表面進行清理，清除油污及鐵銹；二、淬 火:對經表面處理后的銷軸進行淬火處理，其淬火過程如下:a、將清理后的待處理銷軸經淬火進料機構I送至淬火加熱機構3加熱，淬火加熱至83(T850°C，加熱時的銷軸中頻調質熱處理專用設備的直流電壓為40(T460V，中頻電壓為60(T680V，中頻感應電源的頻率為IOOOHz，中頻功率為20(T320KW，行進速度為5 I Imm/s ；b、經過均勻加熱后的銷軸在傳動系統中的牽引鏈條牽引下進入風冷圈18，這時開啟預冷裝置5和淬火噴淋機構6，對經過均勻加熱至83(T850°C的銷軸棱角進行預冷，使銷軸棱角部位先降溫至76(T780°C，再進入淬火噴淋機構6對銷軸進行水冷，水冷結束后銷軸的溫度應控制在15(Tl60°C ；三、回火:對經過淬火冷卻后的銷軸進行回火處理，其回火處理過程如下:C、水冷結束后的銷軸經過回火進料機構7進入回火加熱機構9加熱，加熱并保溫至65(T700°C，此時的銷軸中頻調質熱處理專用設備的直流電壓為27(T31OV，中頻電壓為47(T550V，中頻功率為15(T200KW，中頻感應電源的頻率保持為1000Hz，進料速度為
回火加熱時間及保溫時間依據銷軸的材質確定；d、回火完成的銷軸經過回火出料機構12運出，依據銷軸所用材料的不同判定進行空冷或水冷，冷卻結束后轉運至下一道工序或儲存；四、檢驗:將步驟d中所述經過銷軸中頻調質熱處理專用設備之后的銷軸進行外觀、硬度及機械性能檢查；對合格的銷軸轉移至下一道工序或存儲入庫，對不合格的銷軸重新進行熱處理。步驟b中所述的淬火噴淋機構6和步驟d中所述的水冷均用含有合成淬火劑的水對銷軸進行水冷；淬火噴淋機構6所用水壓為0.15^0.2Mpa、水溫控制在35°C 40°C。對于步驟a中所述的淬火加熱的溫度、步驟b中銷軸棱角部位的預冷后的溫度及水冷后銷軸的溫度、步驟c中回火加熱及保溫的溫度均采用紅外線光電測溫裝置進行測量。如圖1至圖7所示，本發明中的銷軸中頻調質熱處理專用設備，包括依次連接的淬火進料機構1、進料矯直機構甲2、淬火加熱機構3、淬火噴淋機構6、回火進料機構7、進料矯直機構乙8、回火加熱機構9、回火出料機構12 ;所述淬火加熱機構3包括淬火預熱段和淬火加熱段，淬火預熱段和淬火加熱段之間設有淬火矯直機構4 ;回火加熱機構9包括兩節加熱段和一節保溫段，兩節回火加熱段之間設有回火矯直機構甲10，加熱段與保溫段之間設有回火矯直機構乙11，在淬火加熱機構3和回火加熱機構9上均設有溫度感應器，所述銷軸中頻調質熱處理專用設備設有與淬火噴淋機構6配合使用的預冷裝置5，所述預冷裝置5包括電動機13、鼓風機15、送風管17和風冷圈18，所述鼓風機15通過送風管17與風冷圈18連接；所述風冷圈18設置在淬火加熱機構3的出口，鼓風機15上設有空氣濾清器14，送風管17上設有過濾器16。本發明公開的銷軸中頻調質熱處理專用設備中設有的進料矯直機構甲2、進料矯直機構乙8、淬火矯直機構4、回火矯直機構甲10及回火矯直機構乙11能夠確保銷軸在進行中頻調質熱處理時的變形量控制在銷軸設計允許的范圍內，不會因為加熱及冷卻造成的變形量過大。實施例1:對于直徑為Φ 85mm、材料為40Cr的銷軸進行中頻調質熱處理，所用的銷軸中頻調質熱處理專用設備與上述銷軸中頻調質熱處理專用設備相同。將直徑為Φ85mm、材料為40Cr的銷軸經過表面清理后，在淬火進料機構I的引導下送至淬火加熱機構3加熱，行進速度為lOmm/s，淬火加熱溫度為84(T850°C，淬火加熱時的銷軸中頻調質熱處理專用設備的直流電壓為420V，中頻電壓為640V，中頻感應電源的頻率為1000Hz，中頻功率為250KW，經紅外線光電測溫裝置進行測量及控溫，達到84(T850°C后運出淬火加熱機構3至預冷裝置5,經500mm段的風冷圈18的預冷使銷軸棱角的溫度降到760V，淬火噴淋機構6 使用水壓為0.15Mpa、水溫控制在35°C的水進行水冷，需要注意的是:水冷時需要在所用的水中添加合成淬火劑，水冷結束后銷軸的溫度為150°C，經回火進料機構7運至回火加熱機構9進行回火加熱，回火加熱并保溫至68(T690°C，此時的銷軸中頻調質熱處理專用設備的直流電壓為270V，中頻電壓為490V，中頻功率為170KW，中頻感應電源的頻率保持為1000Hz，加熱時的行進速度為10mm/S，回火加熱完成后經回火出料機構12運出，由于40Cr具有回火脆性，所以在回火加熱后繼續進行水冷至室溫。對調質熱處理后的直徑為Φ85_、材料為40Cr的銷軸進行回火后外觀及機械性能、表面硬度檢測，外觀完好無缺陷，機械性能符合國家標準，表面硬度為HRC32，合格品轉運至下一道工序或存儲入倉庫，不合格者重新進行熱 處理；上述過程中所提及的溫度均采用紅外線光電測溫裝置進行測量。實施例2:對于直徑為Φ 95mm、材料為40Cr的銷軸進行中頻調質熱處理,所用的銷軸中頻調質熱處理專用設備與實施例1中相同。將直徑為Φ95mm、材料為40Cr的銷軸經過表面清理后，在淬火進料機構I的引導下送至淬火加熱機構3加熱，行進速度為8mm/s，淬火加熱溫度為850°C，淬火加熱時的銷軸中頻調質熱處理專用設備的直流電壓為460V，中頻電壓為680V，中頻感應電源的頻率為1000Hz，中頻功率為220KW，經紅外線光電測溫裝置進行測量及控溫，達到850°C后運出淬火加熱機構3至預冷裝置5,經500mm段的風冷圈18的預冷后使銷軸棱角的溫度降至770°C，淬火噴淋機構6使用水壓為0.2Mpa、水溫控制在40°C的水進行水冷，水冷后銷軸的溫度為150°C，需要注意的是:水冷時，需要在所用的水中混有一定的合成淬火劑；水冷結束后，經回火進料機構7運至回火加熱機構9進行回火加熱，回火加熱并保溫至670°C，此時的銷軸中頻調質熱處理專用設備的直流電壓為300V，中頻電壓為520V，中頻功率為180KW，中頻感應電源的頻率保持為1000Hz，行進速度為8mm/s，回火加熱完成后經回火出料機構12運出，由于42Cr具有回火脆性，故繼續進行水冷至室溫。對調質熱處理后的直徑為Φ95πιπι、材料為42Cr的銷軸進行回火后的外觀及機械性能、表面硬度檢測，外觀完好無缺陷，機械性能符合國家標準，表面硬度為HRC31，合格品轉運至下一道工序或存儲入倉庫，不合格者重新進行熱處理；上述過程中所提及的溫度均采用紅外線光電測溫裝置進行測量。實施例3:對于直徑為Φ 95mm、材料為42CrMo的銷軸進行中頻調質熱處理，所用的銷軸中頻調質熱處理專用設備與實施例1中的相同。將直徑為Φ95mm、材料為42CrMo的銷軸經過表面清理后，在淬火進料機構I的引導下送至淬火加熱機構3加熱，加熱時的行進速度為8mm/s，淬火加熱溫度為83(T840°C，淬火加熱時的銷軸中頻調質熱處理專用設備的直流電壓為450V，中頻電壓為640V，中頻感應電源的頻率為1000Hz，中頻功率為220KW，經紅外線光電測溫裝置進行測量及控溫，達到83(T840°C后運出淬火加熱機構3至預冷裝置5，經500mm段的風冷圈18的預冷后使銷軸棱角的溫度降至780°C，淬火噴淋機構6使用水壓為0.2Mpa、水溫控制在40°C的水源進行水冷，水冷后銷軸的溫度控制在160°C，需要注意的是:水冷時，需要在所用的水中混有一定的合成淬火劑；水冷結束后，經回火進料機構7運至回火加熱機構9進行回火加熱，回火加熱并保溫至680°C，此時的銷軸中頻調質熱處理專用設備的直流電壓為295V，中頻電壓為510V，中頻功率為170KW，中頻感應電源的頻率保持為1000Hz，加熱時的行進速度為8mm/s，回火加熱完成后經回火出料機構12運出，繼續進行水冷至室溫。對調質熱處理后的直徑為Φ 95mm、材料為42CrMo的銷軸進行回火后的外觀及機械性能、表面硬度檢測，外觀完好無缺陷，機械性能符合國家標準，表面硬度為HRC30，合格品轉運至下一道工序或存儲入倉庫，不合格者重新進行熱處理；上述過程中所提及的溫度均采用紅外線光電測溫裝置進行測量。實施例4:對于直徑為Φ 105mm、材料為42CrMo的銷軸進行中頻調質熱處理，所用的銷軸中頻調質熱處理專用設備與實施例1中的相同。將直徑為Φ 105mm、材料為42CrMo的銷軸經過表面清理后，在淬火進料機構I的引導下送至淬火加熱機構3加熱，加熱時的行進速度為5mm/s，淬火加熱溫度為83(T840°C，淬火加熱時的銷軸中頻調質熱處理專用設備的直流電壓為420V，中頻電壓為620V，中頻感應電源的頻率為1000Hz，中頻功率為290KW，經紅外線光電測溫裝置進行測量及控溫，達到83(T840°C后運出淬火加熱機構3至預冷裝置5，經500mm段的風冷圈18的預冷后使銷軸棱角部位的溫度降為780°C，淬火噴淋機構6使用水壓為0.2Mpa、水溫控制在35°C的水源進行水冷，水冷后銷軸的溫度為160°C，需要注意的是:水冷時，需要在所用的水中混有一定的合成淬火劑，水冷結束后，經回火進料機構7運至回火加熱機構9進行回火加熱，回火加熱并保溫至67(T690°C，此時的銷軸中頻調質熱處理專用設備的直流電壓為300V，中頻電壓為530V，中頻功率為180KW，中頻感應電源的頻率保持為1000Hz，加熱時的行進速度為5mm/s，回火加熱完成后經回火出料機構12運出，并進行水冷至室溫。對調質熱處理后的直徑為Φ 105mm、材料為42Cr Mo的銷軸進行回火后的外觀及機械性能、表面硬度檢測，外觀完好無缺陷，機械性能符合國家標準，表面硬度為HRC28，合格品轉運至下一道工序或存儲入倉庫，不合格者重新進行熱處理；上述過程中所提及的溫度均采用紅外線光電測溫裝置進行測量。
權利要求
1.一種銷軸中頻調質熱處理工藝，其特征在于，該工藝包括以下步驟: 一、表面處理:對待處理的銷軸表面進行清理，清除油污及鐵銹； 二、淬火:對經表面處理后的銷軸進行淬火處理，其淬火過程如下: a、將清理后的待處理銷軸經淬火進料機構(I)送至淬火加熱機構(3)加熱，淬火加熱至83(T850°C，加熱時的銷軸中頻調質熱處理專用設備的直流電壓為40(T460V，中頻電壓為60(T680V，中頻感應電源的頻率為1000Hz，中頻功率為20(T320KW，行進速度為5 Ilmm/s ； b、經過均勻加熱后的銷軸在傳動系統中的牽引鏈條牽引下進入風冷圈(18)，這時開啟預冷裝置(5)和淬火噴淋機構(6)，對經過均勻加熱至83(T850°C的銷軸棱角部位進行預冷，使銷軸棱角部位先降溫至76(T780°C，再進入淬火噴淋機構(6)對銷軸進行水冷，水冷結束后銷軸的溫度應控制在15(Tl60°C ； 三、回火:對經過淬火冷卻后的銷軸進行回火處理，其回火處理過程如下: C、水冷結束后的銷軸經過回火進料機構(7)進入回火加熱機構(9)加熱，加熱并保溫至65(T700°C，此時的銷軸中頻調質熱處理專用設備的直流電壓為27(T31OV，中頻電壓為47(T550V，中頻功率為15(T200KW，中頻感應電源的頻率保持為1000Hz，進料速度為回火加熱時間及保溫時間依據銷軸的材質確定； d、回火完成的銷軸經過回火出料機構(12)運出，依據銷軸所用材料的不同判定進行空冷或水冷，冷卻結束后轉運至下一道工序或儲存； 四、檢驗:將步驟d中所述經過銷軸中頻調質熱處理專用設備之后的銷軸進行外觀、硬度及機械性能檢查；對合格的銷軸轉移至下一道工序或存儲入庫，對不合格的銷軸重新進行熱處理。`
2.根據權利要求1所述的銷軸中頻調質熱處理工藝，其特征在于，步驟b中所述的淬火噴淋機構(6)和步驟d中所述的水冷均用含有合成淬火劑的水源；淬火噴淋機構(6)所用水壓為0.15 0.2Mpa、水溫控制在35°C 40°C。
3.根據權利要求1所述的銷軸中頻調質熱處理工藝，其特征在于，對于步驟a中所述的淬火加熱的溫度、步驟b中銷軸棱角部位的預冷后的溫度及水冷后銷軸的溫度、步驟c中回火加熱及保溫的溫度均采用紅外線光電測溫裝置進行測量。
4.一種銷軸中頻調質熱處理專用設備，包括依次連接的淬火進料機構(I)、進料矯直機構甲(2)、淬火加熱機構(3)、淬火噴淋機構(6)、回火進料機構Cl)、進料矯直機構乙(8)、回火加熱機構(9)、回火出料機構(12);所述淬火加熱機構(3)包括淬火預熱段和淬火加熱段，淬火預熱段和淬火加熱段之間設有淬火矯直機構(4);回火加熱機構(9)包括兩節加熱段和一節保溫段，兩節回火加熱段之間設有回火矯直機構甲(10)，加熱段與保溫段之間設有回火矯直機構乙(11 )，在淬火加熱機構(3 )和回火加熱機構(9 )上均設有溫度感應器，其特征在于:所述銷軸中頻調質熱處理專用設備設有預冷裝置(5)，所述預冷裝置(5)包括電動機(13)、鼓風機(15)、送風管(17)和風冷圈(18)，鼓風機(15)通過送風管(17)與風冷圈(18)連接，風冷圈(18)設置在淬火加熱機構(3)的出口 ；所述鼓風機(15)上設有空氣濾清器(14)，送風管(17)上設有過濾器(16)。
全文摘要
本發明公開了一種銷軸中頻調質熱處理工藝及其專用設備，屬于金屬調質熱處理領域，主要用于銷軸的中頻調質熱處理。其熱處理工藝包括步驟一表面處理；步驟二淬火，淬火階段包括淬火加熱、端面預冷、淬火噴淋機構水冷；步驟三回火，回火階段包括回火加熱及保溫、水冷或空冷；步驟四檢驗。銷軸中頻調質熱處理專用設備主要包括淬火加熱機構、淬火噴淋機構以及與之配合使用的預冷裝置、回火加熱機構、在淬火加熱機構和回火加熱機構上還安裝有與之對應的進料機構和出料機構。上述銷軸中頻調質熱處理工藝及其專用設備解決了現有技術中對銷軸，尤其是Φ80mm以上的大直徑銷軸進行中頻調質熱處理時出現的調質不均及銷軸棱角淬裂的問題。
文檔編號C21D1/25GK103103333SQ20131003278
公開日2013年5月15日 申請日期2013年1月28日 優先權日2013年1月28日
發明者楊寶山 申請人:臨沂業隆通用機械有限公司