局部高频淬火（通用5篇）
局部高频淬火 篇1
工艺改进情况概述
挡板BS10-2-1702041采用整体淬火热处理时, 由于此零件属于薄壁件, 散热较快, 淬火后表面硬度经常出现硬度不足的现象, 又由于采用整体热处理加热时间长, 零件变形大, 校正工序复杂, 给生产造成较大压力。
工艺改进为局部高频淬火工艺的优点
(1) 采用局部高频淬火工艺后, 瞬间加热, 热量集中且转移速度快, 淬火后零件表面硬度高且均匀, 解决表面硬度不足的质量缺陷。
(2) 局部高频淬火工艺加热时间短, 零件变形小, 可以省去校正和时效工序, 从而缩短生产周期。
(3) 采用整体热处理, 淬火液使用好富顿G油, 淬火后需要使用清洗机进行清洗, 工艺改为局部高频淬火工艺后, 淬火液使用水溶性的AQ251淬火液, 淬火后不需清洗, 达到节约能源, 清洁生产的目的。
整体热处理和局部高频热处理的工艺比较
整体热处理工艺:
清洗工序时间: (40-60) 分钟
整体热处理回火工序温度和时间: (340±30) ℃, (120-150) 分钟。
校正时效工序温度和时间: (180±10) ℃, (120-150) 分钟。
局部高频淬火热处理工艺:
高频淬火工序电参数:高压:10KV;槽压: (5-7) KV;阳流:栅流=3:6
高频淬火时间:3秒-5秒/6件。
回火工序温度和时间: (360±20) ℃, (90-120) 分钟。
试验过程及数据
根据车间的现有条件, 计算了挡板淬火所需要的机组功率、自行设计制造了挡板淬火感应器和工装夹具。并根据技术通知制定了试生产任务书, 进行了三小批生产试验。
1 BS10-2-1702041挡板的外形尺寸及技术要求 (见图1)
挡板材料:45#表面硬度要求:38-48HRc翘曲要求:≤0.3mm
2 挡板所需机组功率的计算过程
零件处理技术条件:
挡板材料:45#表面硬度要求:38-48HRc翘曲要求:≤0.3mm
(1) 选定机组电流频率:250kHz
(2) 由于挡板需要使用的部位是零件图所示的范围 (距上边缘最小6mm范围)
需要淬火的表面积:SL=6*L*d=8.2*0.8*6=40cm2
(3) 选用高频常用比功率的中限:
p0=1.1KW/cm2, 以实现快速加热。
(4) 由于采用弓型感应器, 6片挡板加热所需功率:
PL=p0×SL=1.1×40=44kw
(5) 根据设备输出功率公式, 计算出实际高频设备输出功率:Pj=PL/ηpηg=44/0.5=88KW。
(6) 定使用GP-100-C3型电子管高频设备供电, 该设备的额定功率PE=100kw, 频率为250k Hz。
3 感应器及工装夹具的设计与制造
根据电磁的邻近效应原理和挡板尺寸要求, 将感应器设计为弓形。为提高生产效率, 设计的工装一次可以加热6片。感应器采用7×7mm的方型紫铜管, 11个直管, 管口倒45度角, 并依次焊接而成。由于焊接部位狭小, 为保证焊口平滑, 因此采用银焊焊接。工装夹具采用电木材料制成。
4 试验数据
高频试验后, 从中选取40件采用型号为HR150A洛式硬度机对挡板局部高频淬火部位进行硬度检验, 用平台和塞尺对挡板端面翘曲量进行检测。数据见表1。
结论及体会:根据以上数据得出采用高压10KV, 槽压输出5-6KV, 时间3-4秒, 淬火硬度均匀, 端面翘曲合格。还需指出的是在弓型感应器的制作上直管间距必须均等, 否则在感应加热时, 由于“临近效应”造成零件受热不均, 淬火硬度不足。
根据实际情况设计制作了高频淬火试验工夹具和感应器, 编制了局部高频淬火试验工艺, 经过三小批试验生产和实验批试车试验, 能够得出以下结论如下:
从加工工艺和产品质量上看BS10-2-1702041挡板局部高频淬火可以满足设计要求, 采用此种工艺:一是单件产品加热时间短, 翘曲变形小, 二是利用AQ251淬火液淬火硬度高而均匀, 不易产生表面软点。
在降低成本方面, 经过工艺改进和设计制作新型感应器和工夹具大大提高了生产效率。原调质工艺生产2600件 (1批) 装料、加热保温、淬火、清洗时间约为6小时, 回火时间为2.5小时, 零件翘曲变形校直工序需3小时, 因此保守计算总工时约需要11.5小时。而改用局部高频淬火工艺后变形小, 可以不进行校直和时效工序, 2600件 (1批) 淬火需要4小时, 回火时间2.5小时, 高频淬回火火共需6.5小时。因此从成本上低于原调质工艺, 从以上两方面的优点看, 挡板局部高频淬火工艺在生产中有较大的应用前景。
摘要：文章对某机型发动机中的挡板局部高频淬火技术和装备做以介绍。挡板工艺改进前采用整体淬火工艺, 但在实际生产过程中由于挡板臂薄散热快, 因此零件表面经常出现硬度不足的现象, 无法满足工艺要求, 而且整体淬火时间长, 零件变形大。采用局部高频工艺后不但可以克服表面硬度不足的缺陷, 而且由于加热时间短, 零件变形小可以省去校正工序, 从而降低了生产成本, 缩短生产周期。
关键词：挡板,整体热处理,局部高频淬火
水压高频淬火机床 篇2
(专利申请号：200820089046.5)
本机床可与各种高、中频电源对接，广泛使用在机械制造业轴(管)、齿轮、链轮、突缘等机械零件的高频感应淬火工艺。本机床以水做动力，程序控制，机电一体化。在连续淬火工序中工件快速越程送进、旋转、工作送进及自动喷水冷却、停止送进、停高频电微越程冷却(工件不留软带)、快速复位、制动，各运动均为无级调速;在同时加热整体淬火工序中快速送进、工件旋转、加热、越程下跳、自动喷水冷却。本机床克服了油压传动高频淬火机床受制于温度、能耗大、噪音大的特点;克服了同类机械传动高频淬火机床动作灵活性差，易磨损的缺点。本机床操作自如、辅助时间少、效率高;工件工艺重现性好、加工质量高;水做传动介质环保无污染;传动、冷却合用一台1.1kW潜水泵，节能。经专利所检索查新，本专利是国内外未见到过的产品。X09-04.15
关于盐浴高频淬火方法的讨论 篇3
高频淬火是指利用高频电流使工件表面局部进行加热、冷却, 获得表面硬化层的热处理方法。高频淬火只是对工件一定深度的表面强化, 而心部基本上保持了处理前的组织和性能[1]。高频淬火后的工件有高强度、高耐磨性和高韧性等综合机械性能, 同时高频淬火的生产效率高, 通常每小时加工工件300～400件, 故在机械加工行业中被广泛采用。
2 盐浴高频淬火中参数的选取
高频淬火常用的淬冷介质有盐水、水、矿物油和空气等[2]。而本文主要阐述的是淬冷介质为盐水的盐浴高频淬火。在实际应用过程中, 淬火频率、淬火层硬度、工件淬火时的移动速度、盐水浓度等淬火参数的选取是否适当, 是能否获得所需淬火后机械性能的关键。
现在的高频淬火设备越来越先进, 在人机界面的触摸屏上, 操作人员很容易对各淬火参数进行设定和选取。但是, 不同的工件表层性能要求、不同尺寸的工件、不同盐水浓度的淬冷介质, 高频淬火中参数的选取是不一样的。当淬火后发现工件表面硬度偏低时 (比如要求淬火后工件表面硬度为HRC50～58, 而实际只有HRC38) , 可以调高“淬火层硬度”和调低“工件进给速度”等参数, 但是在调高“淬火层硬度”参数时不能超过上限值 (在人机界面上有上下限范围值) , 否则会损坏设备。比如, 在对铁条进行高频淬火时, 在人机界面上显示“淬火层硬度”参数上下限范围值为45～52, 如果设定的参数值高于52, 则有可能损坏高频感应器。另外, 在调节“工件进给速度”参数时, 也不可调得太低, 否则会影响生产效率, 如果产能要求每小时280～350件, 进给速度可选为2.0附近。
当调节淬火层硬度和工件进给速度参数后仍然发现工件表面硬度偏低时, 需要对盐水浓度进行测试, 看是否盐水浓度偏低。盐水浓度一般保证在5%～10%之间。盐水浓度在高频淬火设备人机界面的触摸屏上没有显示, 需要用专门的仪器进行测量。
在实际操作过程中, 尽管淬火硬度参数、工件进给速度参数和盐水浓度参数是相互独立的, 但是, 因为它们共同影响着淬火后工件表面硬度、耐磨性等性能, 所以在参数设定时要综合考虑, 并且记录每一次调节的参数值作为下一次分析和参数设定的依据。如果能采用DOE设计的方法进行试验评估, 得到多组试验数据, 然后从中选取最适合的一组参数作为生产数据, 这样会取得事半功倍的成效。
3 盐浴高频淬火过程中的冷却要求
当工件通过高频感应线圈后冷却盐水应随后通过喷嘴喷到工件表面对工件进行冷却。在此过程中, 冷却是否充分直接关系到工件内部晶体结构的转变能否顺利完成 (铁素体+珠光体是否转变成马氏体组织) [3]。在对淬火硬度、工件进给速度和盐水浓度等参数进行合理设定后, 如果发现工件表面硬度仍然偏低时, 可以考虑淬火后工件的冷却方式是否存在问题, 比如喷嘴的方向、盐水喷流的速度和喷流覆盖的范围等。在实际应用过程中, 常常需要根据淬火后工件淬火层的金相分析来确定冷却是否充分, 如果不充分, 可以根据需要重新设计更改冷却装置[4]。
4 盐浴高频淬火过程中要注意的问题
首先, 工业盐在高频淬火冷却过程中接触高温的工件表面时易分解, 从而产生有毒气体氯气 (Cl2) , 所以要求员工对操作环境做到通风、排气、防毒等, 不具备安全生产条件的一定要停产整改, 达到要求才能重新恢复生产。
其次, 盐水的浓度会随着生产时间的延长而逐步降低, 从而会降低淬火后工件表面的机械性能。所以要求操作员工对盐水的浓度进行检测和监控, 发现盐水浓度低于控制范围 (5%～10%) 时要及时添加工业盐, 从而保证盐水浓度的相对稳定性。
最后, 定期对盐水进行更换。尽管许多高频淬火设备都有自动过滤循环系统, 但是经过一段时间后, 盐水中的杂质特别是工件表面的油性物质会在高温下分解, 使盐水成为一种乳化液, 大大降低了盐水的冷却性能, 所以要根据盐水使用时间进行定期更换。因为更换盐水过于频繁会增加企业的制造成本, 比较创新的做法是通过监控到的淬火后工件的性能参数或数据的分布来确定是否应该更换盐水。通常更换周期为2个星期左右, 最长不超过1个月。
5 结语
盐浴高频淬火可以提高金属工件的表面硬度及耐磨性, 因为能保持工件的心部组织, 所以还能让工件具有高韧性的特性。本文重点对盐浴高频淬火过程中参数的设定、实际应用过程中出现的问题以及通常可以采取的一些处理措施作了简要论述。当然, 在企业的实际生产过程中, 问题的出现不尽相同, 需要根据具体的情况采取不同的应对措施。随着现代科技的发展和新技术、新设备的涌现, 盐浴高频淬火工艺也将得到更大的完善和发展。
摘要：在钢材高频淬火热处理工艺过程中, 经常出现淬不硬、淬透和脱碳等现象, 同时伴随着弯曲变形缺陷的产生, 这类工件在生产制造过程中又极难返工, 从而导致工件报废率增加和生产成本增加。在实际操作过程中, 经过不断探索发现, 如果用盐浴的方法, 可以在一定程度上有效解决这一问题。
关键词：盐浴,热处理,高频淬火,硬度
参考文献
[1]沈庆通, 梁文林.现代感应热处理技术[M].北京:机械工业出版社, 2008.
[2]胡光立, 谢希文.钢的热处理 (原理与工艺) [M].西安:西北工业大学出版社, 1996.
[3]夏立芳.金属热处理工艺学[M].哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社, 2008:108-112.
针形工件端面局部淬火工装设计 篇4
关键词：针形工件,局部淬火,专用设备
0 引言
针形工件材料为T8Mn A (GB/T4358-1995) , 设计直径为 Φ1mm, 长度20mm, 为细长杆类零件。其一个较为特殊的设计为要求在一端端部 (2~3) mm长度内, 硬度值达到 (870~920) HV。要达到该项设计要求主要有以下难点:首先该淬火硬度要求很高, 超过了玻璃硬度, 一般淬火工艺不能实现, 另外针形工件本身尺寸小, 热容量小, 淬火温度也很难控制, 同样造成很难达到设计要求硬度值, 因此需要工艺设计极速淬火才能实现设计要求的硬度值;其次普通淬火加热很难保证加热的范围, 因此对淬火部位长度要求实现起来也较为困难, 需要设计特殊的加热形式。
基于上述情况, 有必要进行淬火新工艺的研究, 以期达到设计要求。
1 工艺方案的确定
针形零件特点为细长杆类工件, 直径为 Φ1mm, 长度20mm。工件尺寸小的优势是淬透性好, 可以选择多种加热和冷却方式, 较易保证升温和降温速度, 缺点则是热容性差, 需要缩短加热至淬火的时间, 保证淬火时的零件温度基本没有降低, 从而保证淬火硬度;设计要求硬度值为 (870~920) HV, 该硬度值≥65HRC, 采用常规的热处理制度无法达到该硬度要求;设计要求在一端端部 (2~3) mm长度内达到要求硬度值, 其余部分保持原基体硬度, 该种阶梯硬度要求也不常见, 常规热处理制度同样无法保证。
考虑到上述工艺难点, 首先要让细小的零件达到超高的硬度值, 需要在工件加热到淬火温度后瞬时进入冷却区域淬火, 才可能达到要求的硬度值, 因此工艺设计要保证加热区域与淬火区域紧密衔接, 工件能迅速从加热区域移动到淬火区域, 从而保证降温速度;其次工件其余部分保持原基体硬度, 就是要求该部分不被加热淬火, 工艺考虑采用浸泡式淬火方式, 将工件不淬火部分浸泡在液体里从而避免加热。同时考虑工件是处于大批量生产阶段, 要考虑生产效率的因素, 工艺设计能实现该工件连续快速生产。
工艺设计是首先选择加热方式, 淬火炉整体加热方式很显然不能选用, 考虑选用火焰或者高频感应加热方式, 通过比较火焰加热受燃烧气体压力和周围环境等因素影响较大, 不易控制加热温度, 而高频加热相比则有较大优势, 感应加热速度快, 几乎完全没有氧化、脱碳, 工件变形小, 还易于实现局部加热和自动化生产, 感应加热的这些特点正好符合该工艺设计要求。同时进行了初步原理性试验, 采用手工的方式, 使用高频电源给工件加热, 然后直接扔入水中淬火, 通过调整高频电源输出功率和淬火速度等参数, 经测试, 最终试验件的硬度值能达到设计要求。通过上述工作, 设计如下工件淬火示意图1。
针形零件设计为要求在一端端部 (2~3) mm长度内, 硬度值达到 (870~920) HV, 其余仍保持基体硬度, 并且需要控制淬火部位长度, 为满足设计要求, 研究的针形零件高频淬火原理如图1:将针形零件不淬火部位浸入水中, 使淬火部位露出水面, 这样就能保证针形零件淬硬端的长度;将针形零件淬火液水嘴置于高频感应线圈的小轴移出一端, 保证当针形零件淬火部位感应加热到淬火温度时, 直接由加热区进入淬火区 (水嘴淋水位置) , 然后低温回火, 就可以获得设计要求的硬度值和金相组织。
2 专用设备研制
2.1 样机研制
根据淬火装置原理图设计了针形零件高频淬火专用装置, 如图2, 具体过程为:淬火的针形零件置于长条形固定块上;然后将固定块放在淬火装置的滑架上;该滑架通过水槽侧面的电机带动, 可以在水槽中间左右移动, 启动高频淬火装置;针形零件通过高频感应线圈被加热到淬火温度后, 直接进入水流完成淬火。在试验研制阶段使用该设备可基本满足使用要求, 但在批量生产中存在的问题:小轴淬火长度一致性不好, 淬火硬度合格率低, 工件装卸操作繁琐, 效率低, 不适合批量生产。为此进行了新式专用高频产淬火设备的研制。
2.2 改进型专用设备研制
原高频淬火工艺是将工件安装于定位装置中, 由伺服电机带动工件滑移板在水中移动, 高频感应线圈及淋水装置固定不动, 进行淬火, 由于工件在运动过程中形成的水波使工件露出水面的高度不同, 引起小轴淬火长度难于控制。
优化后的工艺采用工件固定不动, 高频感应线圈及淋水装置同步进行移动实现无时间间隔的淬火工艺方式, 通过冷却设备恒温控制淬火液温度, 以提高淬火硬度。研制的专用设备如图3。
3 工艺试验
经过一系列的工艺试验, 基本确定了工艺参数, 加工的零件满足设计要求。解决了此种工艺难题, 采用此种工艺淬火2000 根零件用时约2 小时, 合格率能达到98%以上。
4 结论
(1) 研究确定了针形工件的淬火工艺;
(2) 根据淬火工艺, 研制了专用淬火设备, 经过工艺试验, 确定了工艺参数;
(3) 采用此种工艺淬火2000 根零件用时约2 小时, 合格率能达到98%以上。
参考文献
局部高频淬火 篇5
同步器齿毂采用工艺为:压制成形→烧结→整形→金属加工→高频淬火→包装。
本同步器齿毂产品内花键高频淬火, 要求为淬硬层深度0.5~1μm, 硬度为≥450HV0.5。在少量试制时未发现高频淬火裂纹, 在批量生产时发现约有1/3产品在内花键大径尖角处开裂, 向键槽处沿伸。
裂纹原因分析
(1) 产品图样此种同步器齿毂内花键模数大, 模数为m=2m m;且内花键大径处R角较小, R=0.1mm, 属尖角结构;键槽处与内花键处壁较薄。综合来看易于开裂, 但少量试制时未发现高频淬火裂纹, 不是主因。
(2) 金相检测金相组织显示为马氏体+残余奥氏体+铁素体的混合组织结构, 与常规产品相比未见明显异常。
(3) 高频淬火参数产生裂纹件的同频器齿毂淬火温度为900℃, 加热时间为1.8s, 电流为700A, 常温油冷。高频感应淬火过程中, 当温度升高时, 材料相应发生膨胀, 材料内部温度分布不均匀, 所产生的变形也不均匀, 导致其内部产生热应力。在冷却过程中, 当奥氏体发生马氏体相变时, 由于马氏体密度小于奥氏体的密度, 因此, 在转变过程中会发生体积膨胀。高频感应淬火过程中, 由于存在温度梯度, 冷却时组织转变不可能同时进行, 所以马氏体膨胀量的不同会导致相变应力的产生。由热应力和相变应力的共同作用下, 导致产品在尖角应力集中处开裂, 这是主因。
采取措施
(1) 增大R角。与同步器齿毂产品使用厂家沟通, 改进内花键大径处R角, 在不影响装配的情况下, 将R0.1mm改为R0.25mm, 其余结构因整体装配原因, 不能做改动。
(2) 改善高频淬火工艺。将改进后的同步器齿毂产品在不同的加热时间下进行加热, 常温油冷;同时做试验, 在不同的加热时间下进行加热, 提高淬火油温至60℃。具体见附表。同时做试验, 在不同的加热时间下进行加热, 提高淬火油温至60℃。具体见附表。
结语