CN103103333A - 销轴中频调质热处理工艺及其专用设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种销轴中频调质热处理工艺及其专用设备，属于金属调质热处理领域，主要用于销轴的中频调质热处理。其热处理工艺包括步骤一：表面处理；步骤二：淬火，淬火阶段包括淬火加热、端面预冷、淬火喷淋机构水冷；步骤三：回火，回火阶段包括回火加热及保温、水冷或空冷；步骤四：检验。销轴中频调质热处理专用设备主要包括淬火加热机构、淬火喷淋机构以及与之配合使用的预冷装置、回火加热机构、在淬火加热机构和回火加热机构上还安装有与之对应的进料机构和出料机构。上述销轴中频调质热处理工艺及其专用设备解决了现有技术中对销轴，尤其是Φ80mm以上的大直径销轴进行中频调质热处理时出现的调质不均及销轴棱角淬裂的问题。
Description
技术领域
本发明属于金属调质热处理领域，具体的说，尤其涉及一种销轴中频调质热处理工艺及其专用设备。
背景技术
对销轴进行调质热处理，尤其是对Φ80mm以上的大直径销轴进行调质热处理时，如选用普通淬火方式进行热处理，其淬透性差，淬硬层浅，往往达不到调质后要求强韧化的综合机械性能，所以在对Φ80mm以上的大直径销轴进行调质热处理时多选用中频感应穿透加热的调质方式，可使销轴达到透热加热，淬火、回火一次完成，上料卸料自动化，劳动强度低，气缸推杆定时匀速推进工件顺序均匀加热，加热速度快效率高，由于中频调质热处理中的穿透感应加热速度快时间短，氧化脱碳甚微，相变后形成的奥氏体晶粒细小，有利于销轴调质组织细化性能的提高。虽然中频调质热处理方法相对于普通淬火方式进行的热处理有许多优点，但是在生产过程中发现经过中频调制热处理的销轴在其端面棱角部位往往容易出现弧形裂纹，影响了销轴的热处理质量，而且降低了材料的利用率。
发明内容
本发明提供了销轴中频调质热处理工艺及其专用设备，用于解决现有技术中对销轴尤其是对Φ80mm以上的大直径销轴进行调质热处理之后存在的调质不均及销轴棱角淬裂的问题。
本发明是通过以下的技术方案实现的：
本发明公开的销轴中频调质热处理工艺，该工艺包括以下步骤：
一、表面处理：对待处理的销轴表面进行清理，清除油污及铁锈；
二、淬火：对经表面处理后的销轴进行淬火处理，其淬火过程如下：
a、将清理后的待处理销轴经淬火进料机构送至淬火加热机构加热，淬火加热至830~850℃，加热时的销轴中频调质热处理专用设备的直流电压为400~460V，中频电压为600~680V，中频感应电源的频率为1000Hz，中频功率为200~320KW，行进速度为5~11mm/s；
b、经过均匀加热后的销轴在传动***中的牵引链条牵引下进入风冷圈，这时开启预冷装置和淬火喷淋机构，对经过均匀加热至830~850℃的销轴棱角进行预冷，使销轴棱角部位先降温至760~780℃，再进入淬火喷淋机构对销轴进行水冷，水冷结束后销轴的温度应控制在150~160℃；
三、回火：对经过淬火冷却后的销轴进行回火处理，其回火处理过程如下：
c、水冷结束后的销轴经过回火进料机构进入回火加热机构加热，加热并保温至650~700℃，此时的销轴中频调质热处理专用设备的直流电压为270~310V，中频电压为470~550V，中频功率为150~200KW，中频感应电源的频率保持为1000Hz，进料速度为5~11mm/s，回火加热时间及保温时间依据销轴的材质确定；
d、回火完成的销轴经过回火出料机构运出，依据销轴所用材料的不同判定进行空冷或水冷，冷却结束后转运至下一道工序或储存；
四、检验：将步骤d中所述经过销轴中频调质热处理专用设备之后的销轴进行外观、硬度及机械性能检查；对合格的销轴转移至下一道工序或存储入库，对不合格的销轴重新进行热处理。
步骤b中所述的淬火喷淋机构和步骤d中所述的水冷均用含有合成淬火剂的水源；淬火喷淋机构所用水压为0.15~0.2Mpa、水温控制在35℃~40℃。
对于步骤a中所述的淬火加热的温度、步骤b中销轴棱角部位的预冷后的温度及水冷后销轴的温度、步骤c中回火加热及保温的温度均采用红外线光电测温装置进行测量。
本发明公开的销轴中频调质热处理专用设备，包括依次连接的淬火进料机构、进料矫直机构甲、淬火加热机构、淬火喷淋机构、回火进料机构、进料矫直机构乙、回火加热机构、回火出料机构；所述淬火加热机构包括淬火预热段和淬火加热段，淬火预热段和淬火加热段之间设有淬火矫直机构；回火加热机构包括两节加热段和一节保温段，两节回火加热段之间设有回火矫直机构甲，加热段与保温段之间设有回火矫直机构乙，在淬火加热机构和回火加热机构上均设有温度感应器，所述销轴中频调质热处理专用设备设有预冷装置，所述预冷装置包括电动机、鼓风机、送风管和风冷圈，所述鼓风机通过送风管与风冷圈连接；所述风冷圈设置在淬火加热机构的出口，鼓风机上设有空气滤清器，送风管上设有过滤器。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、通过采用新的销轴中频调质热处理工艺及其专用设备，尤其在对Φ80mm以上的大直径销轴进行调质热处理时解决了销轴端面棱角部位出现弧形裂纹的现象；
2、相对于传统的淬火方式及现有的中频调质流水线，不仅提高了产品热处理的质量和综合性能而且提高了产品的合格率，降低了成本；
3、本发明所处理出来的销轴质量好，强度大，机械性能强，且整个处理过程无氧化脱碳，无污染；
4、本发明公开的销轴中频调质热处理专用设备所用的预冷装置，达到了现有技术中的板式换热器的预冷效果，而且其结构简单，维护方便，生产成本较低。
附图说明
图1是中频调质热处理专用设备的第一部分的结构示意图；
图2是中频调质热处理专用设备的第二部分的结构示意图；
图3是中频调质热处理专用设备的第三部分的结构示意图；
图4是中频调质热处理专用设备的第四部分的结构示意图；
图5是中频调质热处理专用设备的第五部分的结构示意图；
图6是中频调质热处理专用设备的预冷装置结构示意图；
图7是图6中的A-A剖视图的放大图。
其中：图1、图2、图3、图4和图5从左至右依次顺序固定连接成整套中频调质热处理专用设备。
图中：1、淬火进料机构；2、进料矫直机构甲；3、淬火加热机构；4、淬火矫直机构；5、预冷装置；6、淬火喷淋机构；7、回火进料机构；8、进料矫直机构乙；9、回火加热机构；10、回火矫直机构甲；11、回火矫直机构乙；12、回火出料机构；13、电动机；14、空气滤清器；15、鼓风机；16、过滤器；17、送风管；18、风冷圈。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述说明。
加工制造销轴用的材料以合金材料为主，尤其在挖掘机的销轴图纸设计中一般选用钢材合金结构钢40Cr、42CrMo，所以在进行中频调质热处理的时候，所需要的热处理工艺也有些许差别。
本发明公开的销轴中频调质热处理工艺，该工艺包括以下步骤：
一、表面处理：对待处理的销轴表面进行清理，清除油污及铁锈；
二、淬火：对经表面处理后的销轴进行淬火处理，其淬火过程如下：
a、将清理后的待处理销轴经淬火进料机构1送至淬火加热机构3加热，淬火加热至830~850℃，加热时的销轴中频调质热处理专用设备的直流电压为400~460V，中频电压为600~680V，中频感应电源的频率为1000Hz，中频功率为200~320KW，行进速度为5~11mm/s；
b、经过均匀加热后的销轴在传动***中的牵引链条牵引下进入风冷圈18，这时开启预冷装置5和淬火喷淋机构6，对经过均匀加热至830~850℃的销轴棱角进行预冷，使销轴棱角部位先降温至760~780℃，再进入淬火喷淋机构6对销轴进行水冷，水冷结束后销轴的温度应控制在150~160℃；
三、回火：对经过淬火冷却后的销轴进行回火处理，其回火处理过程如下：
c、水冷结束后的销轴经过回火进料机构7进入回火加热机构9加热，加热并保温至650~700℃，此时的销轴中频调质热处理专用设备的直流电压为270~310V，中频电压为470~550V，中频功率为150~200KW，中频感应电源的频率保持为1000Hz，进料速度为5~11mm/s，回火加热时间及保温时间依据销轴的材质确定；
d、回火完成的销轴经过回火出料机构12运出，依据销轴所用材料的不同判定进行空冷或水冷，冷却结束后转运至下一道工序或储存；
四、检验：将步骤d中所述经过销轴中频调质热处理专用设备之后的销轴进行外观、硬度及机械性能检查；对合格的销轴转移至下一道工序或存储入库，对不合格的销轴重新进行热处理。
步骤b中所述的淬火喷淋机构6和步骤d中所述的水冷均用含有合成淬火剂的水对销轴进行水冷；淬火喷淋机构6所用水压为0.15~0.2Mpa、水温控制在35℃~40℃。
对于步骤a中所述的淬火加热的温度、步骤b中销轴棱角部位的预冷后的温度及水冷后销轴的温度、步骤c中回火加热及保温的温度均采用红外线光电测温装置进行测量。
如图1至图7所示，本发明中的销轴中频调质热处理专用设备，包括依次连接的淬火进料机构1、进料矫直机构甲2、淬火加热机构3、淬火喷淋机构6、回火进料机构7、进料矫直机构乙8、回火加热机构9、回火出料机构12；所述淬火加热机构3包括淬火预热段和淬火加热段，淬火预热段和淬火加热段之间设有淬火矫直机构4；回火加热机构9包括两节加热段和一节保温段，两节回火加热段之间设有回火矫直机构甲10，加热段与保温段之间设有回火矫直机构乙11，在淬火加热机构3和回火加热机构9上均设有温度感应器，所述销轴中频调质热处理专用设备设有与淬火喷淋机构6配合使用的预冷装置5，所述预冷装置5包括电动机13、鼓风机15、送风管17和风冷圈18，所述鼓风机15通过送风管17与风冷圈18连接；所述风冷圈18设置在淬火加热机构3的出口，鼓风机15上设有空气滤清器14，送风管17上设有过滤器16。
本发明公开的销轴中频调质热处理专用设备中设有的进料矫直机构甲2、进料矫直机构乙8、淬火矫直机构4、回火矫直机构甲10及回火矫直机构乙11能够确保销轴在进行中频调质热处理时的变形量控制在销轴设计允许的范围内，不会因为加热及冷却造成的变形量过大。
实施例1：对于直径为φ85mm、材料为40Cr的销轴进行中频调质热处理，所用的销轴中频调质热处理专用设备与上述销轴中频调质热处理专用设备相同。
将直径为φ85mm、材料为40Cr的销轴经过表面清理后，在淬火进料机构1的引导下送至淬火加热机构3加热，行进速度为10mm/s，淬火加热温度为840~850℃，淬火加热时的销轴中频调质热处理专用设备的直流电压为420V，中频电压为640V，中频感应电源的频率为1000Hz，中频功率为250KW，经红外线光电测温装置进行测量及控温，达到840~850℃后运出淬火加热机构3至预冷装置5，经500mm段的风冷圈18的预冷使销轴棱角的温度降到760℃，淬火喷淋机构6使用水压为0.15Mpa、水温控制在35℃的水进行水冷，需要注意的是：水冷时需要在所用的水中添加合成淬火剂，水冷结束后销轴的温度为150℃，经回火进料机构7运至回火加热机构9进行回火加热，回火加热并保温至680~690℃，此时的销轴中频调质热处理专用设备的直流电压为270V，中频电压为490V，中频功率为170KW，中频感应电源的频率保持为1000Hz，加热时的行进速度为10mm/s，回火加热完成后经回火出料机构12运出，由于40Cr具有回火脆性，所以在回火加热后继续进行水冷至室温。对调质热处理后的直径为φ85mm、材料为40Cr的销轴进行回火后外观及机械性能、表面硬度检测，外观完好无缺陷，机械性能符合国家标准，表面硬度为HRC32，合格品转运至下一道工序或存储入仓库，不合格者重新进行热处理；上述过程中所提及的温度均采用红外线光电测温装置进行测量。
实施例2：对于直径为φ95mm、材料为40Cr的销轴进行中频调质热处理，所用的销轴中频调质热处理专用设备与实施例1中相同。
将直径为φ95mm、材料为40Cr的销轴经过表面清理后，在淬火进料机构1的引导下送至淬火加热机构3加热，行进速度为8mm/s，淬火加热温度为850℃，淬火加热时的销轴中频调质热处理专用设备的直流电压为460V，中频电压为680V，中频感应电源的频率为1000Hz，中频功率为220KW，经红外线光电测温装置进行测量及控温，达到850℃后运出淬火加热机构3至预冷装置5，经500mm段的风冷圈18的预冷后使销轴棱角的温度降至770℃，淬火喷淋机构6使用水压为0.2Mpa、水温控制在40℃的水进行水冷，水冷后销轴的温度为150℃，需要注意的是：水冷时，需要在所用的水中混有一定的合成淬火剂；水冷结束后，经回火进料机构7运至回火加热机构9进行回火加热，回火加热并保温至670℃，此时的销轴中频调质热处理专用设备的直流电压为300V，中频电压为520V，中频功率为180KW，中频感应电源的频率保持为1000Hz，行进速度为8mm/s，回火加热完成后经回火出料机构12运出，由于42Cr具有回火脆性，故继续进行水冷至室温。对调质热处理后的直径为φ95mm、材料为42Cr的销轴进行回火后的外观及机械性能、表面硬度检测，外观完好无缺陷，机械性能符合国家标准，表面硬度为HRC31，合格品转运至下一道工序或存储入仓库，不合格者重新进行热处理；上述过程中所提及的温度均采用红外线光电测温装置进行测量。
实施例3：对于直径为φ95mm、材料为42CrMo的销轴进行中频调质热处理，所用的销轴中频调质热处理专用设备与实施例1中的相同。
将直径为φ95mm、材料为42CrMo的销轴经过表面清理后，在淬火进料机构1的引导下送至淬火加热机构3加热，加热时的行进速度为8mm/s，淬火加热温度为830~840℃，淬火加热时的销轴中频调质热处理专用设备的直流电压为450V，中频电压为640V，中频感应电源的频率为1000Hz，中频功率为220KW，经红外线光电测温装置进行测量及控温，达到830~840℃后运出淬火加热机构3至预冷装置5，经500mm段的风冷圈18的预冷后使销轴棱角的温度降至780℃，淬火喷淋机构6使用水压为0.2Mpa、水温控制在40℃的水源进行水冷，水冷后销轴的温度控制在160℃，需要注意的是：水冷时，需要在所用的水中混有一定的合成淬火剂；水冷结束后，经回火进料机构7运至回火加热机构9进行回火加热，回火加热并保温至680℃，此时的销轴中频调质热处理专用设备的直流电压为295V，中频电压为510V，中频功率为170KW，中频感应电源的频率保持为1000Hz，加热时的行进速度为8mm/s，回火加热完成后经回火出料机构12运出，继续进行水冷至室温。对调质热处理后的直径为φ95mm、材料为42CrMo的销轴进行回火后的外观及机械性能、表面硬度检测，外观完好无缺陷，机械性能符合国家标准，表面硬度为HRC30，合格品转运至下一道工序或存储入仓库，不合格者重新进行热处理；上述过程中所提及的温度均采用红外线光电测温装置进行测量。
实施例4：对于直径为φ105mm、材料为42CrMo的销轴进行中频调质热处理，所用的销轴中频调质热处理专用设备与实施例1中的相同。
将直径为φ105mm、材料为42CrMo的销轴经过表面清理后，在淬火进料机构1的引导下送至淬火加热机构3加热，加热时的行进速度为5mm/s，淬火加热温度为830~840℃，淬火加热时的销轴中频调质热处理专用设备的直流电压为420V，中频电压为620V，中频感应电源的频率为1000Hz，中频功率为290KW，经红外线光电测温装置进行测量及控温，达到830~840℃后运出淬火加热机构3至预冷装置5，经500mm段的风冷圈18的预冷后使销轴棱角部位的温度降为780℃，淬火喷淋机构6使用水压为0.2Mpa、水温控制在35℃的水源进行水冷，水冷后销轴的温度为160℃，需要注意的是：水冷时，需要在所用的水中混有一定的合成淬火剂，水冷结束后，经回火进料机构7运至回火加热机构9进行回火加热，回火加热并保温至670~690℃，此时的销轴中频调质热处理专用设备的直流电压为300V，中频电压为530V，中频功率为180KW，中频感应电源的频率保持为1000Hz，加热时的行进速度为5mm/s，回火加热完成后经回火出料机构12运出，并进行水冷至室温。对调质热处理后的直径为φ105mm、材料为42CrMo的销轴进行回火后的外观及机械性能、表面硬度检测，外观完好无缺陷，机械性能符合国家标准，表面硬度为HRC28，合格品转运至下一道工序或存储入仓库，不合格者重新进行热处理；上述过程中所提及的温度均采用红外线光电测温装置进行测量。
Claims (4)
1.一种销轴中频调质热处理工艺，其特征在于，该工艺包括以下步骤：
一、表面处理：对待处理的销轴表面进行清理，清除油污及铁锈；
二、淬火：对经表面处理后的销轴进行淬火处理，其淬火过程如下：
a、将清理后的待处理销轴经淬火进料机构（1）送至淬火加热机构（3）加热，淬火加热至830~850℃，加热时的销轴中频调质热处理专用设备的直流电压为400~460V，中频电压为600~680V，中频感应电源的频率为1000Hz，中频功率为200~320KW，行进速度为5~11mm/s；
b、经过均匀加热后的销轴在传动***中的牵引链条牵引下进入风冷圈（18），这时开启预冷装置（5）和淬火喷淋机构（6），对经过均匀加热至830~850℃的销轴棱角部位进行预冷，使销轴棱角部位先降温至760~780℃，再进入淬火喷淋机构（6）对销轴进行水冷，水冷结束后销轴的温度应控制在150~160℃；
三、回火：对经过淬火冷却后的销轴进行回火处理，其回火处理过程如下：
c、水冷结束后的销轴经过回火进料机构（7）进入回火加热机构（9）加热，加热并保温至650~700℃，此时的销轴中频调质热处理专用设备的直流电压为270~310V，中频电压为470~550V，中频功率为150~200KW，中频感应电源的频率保持为1000Hz，进料速度为5~11mm/s，回火加热时间及保温时间依据销轴的材质确定；
d、回火完成的销轴经过回火出料机构（12）运出，依据销轴所用材料的不同判定进行空冷或水冷，冷却结束后转运至下一道工序或储存；
四、检验：将步骤d中所述经过销轴中频调质热处理专用设备之后的销轴进行外观、硬度及机械性能检查；对合格的销轴转移至下一道工序或存储入库，对不合格的销轴重新进行热处理。
2.根据权利要求1所述的销轴中频调质热处理工艺，其特征在于，步骤b中所述的淬火喷淋机构（6）和步骤d中所述的水冷均用含有合成淬火剂的水源；淬火喷淋机构（6）所用水压为0.15~0.2Mpa、水温控制在35℃~40℃。
3.根据权利要求1所述的销轴中频调质热处理工艺，其特征在于，对于步骤a中所述的淬火加热的温度、步骤b中销轴棱角部位的预冷后的温度及水冷后销轴的温度、步骤c中回火加热及保温的温度均采用红外线光电测温装置进行测量。
4.一种销轴中频调质热处理专用设备，包括依次连接的淬火进料机构（1）、进料矫直机构甲（2）、淬火加热机构（3）、淬火喷淋机构（6）、回火进料机构（7）、进料矫直机构乙（8）、回火加热机构（9）、回火出料机构（12）；所述淬火加热机构（3）包括淬火预热段和淬火加热段，淬火预热段和淬火加热段之间设有淬火矫直机构（4）；回火加热机构（9）包括两节加热段和一节保温段，两节回火加热段之间设有回火矫直机构甲（10），加热段与保温段之间设有回火矫直机构乙（11），在淬火加热机构（3）和回火加热机构（9）上均设有温度感应器，其特征在于：所述销轴中频调质热处理专用设备设有预冷装置（5），所述预冷装置（5）包括电动机（13）、鼓风机（15）、送风管（17）和风冷圈（18），鼓风机（15）通过送风管（17）与风冷圈（18）连接，风冷圈（18）设置在淬火加热机构（3）的出口；所述鼓风机（15）上设有空气滤清器（14），送风管（17）上设有过滤器（16）。
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Denomination of invention: Pin shaft medium frequency quenching and tempering heat treatment process and its special equipment Effective date of registration: 20211214 Granted publication date: 20140625 Pledgee: Shandong Yishui Rural Commercial Bank Co.,Ltd. Pledgor: SHANDONG LONGWO MACHINERY MANUFACTURING Co.,Ltd. Registration number: Y2021980014937 |
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