應(yīng)用于車用中空變截面軸頭的新型淬火工藝及其使用設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及金屬材料熱處理工藝，具體涉及一種應(yīng)用于車用中空變截面軸頭的新型淬火工藝及其使用設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]車用軸頭一般為金屬階梯軸，有實(shí)心、中空變截面和半中空變截面等結(jié)構(gòu)形式，位于車軸的兩端用來(lái)支承轉(zhuǎn)動(dòng)工件并與之一起回轉(zhuǎn)以傳遞運(yùn)動(dòng)、扭矩或彎矩，是汽車上典型的受疲勞作用力影響的保安件，在汽車行駛過(guò)程中承受路況原因引起的劇烈變動(dòng)的隨機(jī)載荷，其性能優(yōu)劣直接影響行車安全可靠性，因此要求產(chǎn)品具有較高的強(qiáng)度和耐磨損性。
[0003]車用軸頭通常采用合金結(jié)構(gòu)鋼制造，需要滿足的基本條件為:調(diào)質(zhì)硬度280—320HB,抗拉強(qiáng)度不低于750MPa，屈服強(qiáng)度650MPa，斷后伸長(zhǎng)率不低于16%。傳統(tǒng)的熱處理工藝為:電阻爐加熱一保溫(180 — 210分鐘)一淬火冷卻一回火加熱一冷卻。首先產(chǎn)品在額定功率120KW的臺(tái)車式電阻加熱爐里升溫到860°C，恒溫保溫2.5小時(shí)，以使內(nèi)部組織全部奧氏體化；然后利用專用工裝，人工操作天車，吊起產(chǎn)品侵入淬火液介質(zhì)中進(jìn)行冷卻，使其內(nèi)部金屬組織轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，從而獲得產(chǎn)品所需的硬度及其機(jī)械性能，這種工藝處理出的產(chǎn)品雖然滿足了各項(xiàng)性能指標(biāo)要求，但產(chǎn)品生產(chǎn)周期長(zhǎng)、能耗大，工人勞動(dòng)強(qiáng)度大，工作環(huán)境相對(duì)惡劣，最重要的是受制于人為因素影響產(chǎn)品的質(zhì)量因素太多，容易產(chǎn)生產(chǎn)品性能一致性不佳、質(zhì)量不穩(wěn)定的情況。主要問(wèn)題如下:
1.工件出爐到進(jìn)入冷卻槽有一定的時(shí)間節(jié)拍，工件形狀原因使局部溫度降到低于Ar3臨界點(diǎn)，得不到完全的淬火組織；
2.工件裝爐量和工件在爐內(nèi)擺放會(huì)造成加熱不均勻，導(dǎo)致硬度不勻；
3.入水時(shí)，工件在料筐中距離過(guò)密使近處蒸氣膜破裂受阻，造成工件接近面硬度偏低；
4.每爐紅料不可能一口氣淬完，爐溫下降會(huì)導(dǎo)致先后出爐工件淬后硬度不一致；
5.冷卻液重復(fù)使用，難免存在油污、泥漿等雜質(zhì)，也會(huì)有冷卻液升溫的情況，會(huì)出現(xiàn)硬度不足或不均勻現(xiàn)象；
6.加熱、保溫時(shí)間長(zhǎng)，氧化脫碳嚴(yán)重，晶粒粗大，影響淬火質(zhì)量，而且造成能源浪費(fèi)，生產(chǎn)效率低下，產(chǎn)品制造成本過(guò)高。
[0004]由于人為控制因素的不精確性和隨機(jī)性，上述問(wèn)題不可避免地出現(xiàn)在實(shí)際熱處理生產(chǎn)過(guò)程中，導(dǎo)致產(chǎn)品使用可靠性和抗疲勞壽命較低，難以滿足長(zhǎng)時(shí)間在公路上高速行駛的汽車的行車安全性，也不適合能源危機(jī)日趨嚴(yán)重的社會(huì)現(xiàn)狀。所以發(fā)明一種節(jié)能高效環(huán)保、易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的熱處理工藝對(duì)我國(guó)工業(yè)發(fā)展有著積極的意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是設(shè)計(jì)一種應(yīng)用于車用中空變截面軸頭的新型淬火工藝，該工藝節(jié)能，高效，環(huán)保，便于控制，易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化熱處理，可使車用軸頭熱處理后獲得良好的綜合機(jī)械性能，并使每批產(chǎn)品各工件能保持較高的一致性。
[0006]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是:一種應(yīng)用于車用中空變截面軸頭的新型淬火工藝，采取以下工藝流程:
上料一感應(yīng)加熱一噴淋冷卻一下料一淬火硬度檢驗(yàn)一回火一冷卻一硬度檢驗(yàn)一機(jī)械性能分析，其中:
上料:用一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人完成安裝工件；
感應(yīng)加熱:利用中頻感應(yīng)淬火機(jī)床輔以專用工裝加熱工件到900°C ±10°C ；
噴淋冷卻:在原工位噴淋淬火3—5分鐘，水溫恒定在25—30°C之間，冷卻水壓力達(dá)到0.3-0.6MPa ；
下料:由上料所使用的工業(yè)機(jī)器人完成卸載工件；
淬火硬度檢驗(yàn):利用硬度計(jì)抽檢淬火硬度，硬度> 50HRC合格轉(zhuǎn)序；
回火:抽檢淬火硬度彡50HRC者集中回火，回火溫度520°C— 580°C，保溫時(shí)間180—210分鐘；
冷卻:在原工位噴淋淬火3— 5分鐘，水溫恒定在25— 30°C之間，冷卻水壓力達(dá)到0.3-0.6MPa ；
硬度檢驗(yàn):利用硬度計(jì)檢測(cè)調(diào)質(zhì)硬度，硬度280— 320HB合格；
機(jī)械性能分析:調(diào)質(zhì)硬度在280— 320HB之間，抗拉強(qiáng)度不低于750MPa，屈服強(qiáng)度不低于650MPa，斷后伸長(zhǎng)率不低于16%為合格產(chǎn)品。
[0007]本發(fā)明應(yīng)用于車用中空變截面軸頭的新型淬火工藝所使用的設(shè)備是在機(jī)床工位上設(shè)轉(zhuǎn)盤，轉(zhuǎn)盤上設(shè)定位盤，定位盤上放置工件，在工件的外周設(shè)感應(yīng)線圈，感應(yīng)線圈的外周設(shè)帶多個(gè)進(jìn)水管的噴水板，工件上部設(shè)起夾緊作用的上頂尖。
[0008]本發(fā)明采用上述技術(shù)方案所設(shè)計(jì)的應(yīng)用于車用中空變截面軸頭的新型淬火工藝，與目前普通的熱處理工藝相比，采用中頻感應(yīng)加熱速度快，原材料燒損率降低1.5%以上，加熱效率由40%提高到65%-70%，能耗降低25%以上；采用雙電源控制分體仿形線圈，溫控精度高，加熱均勻，工件芯表溫差小，質(zhì)量穩(wěn)定，工件之間溫差小，產(chǎn)品性能一致性高；采用雙向噴水板斜上45°噴淋冷卻，能夠使工件充分均勻冷卻，獲得均勻的組織和力學(xué)性能，防止淬火變形及裂紋的產(chǎn)生。此外，本發(fā)明工藝易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，使用機(jī)器人操作，無(wú)人化生產(chǎn)，人工減員四分之三，減少了人為因素造成的產(chǎn)品質(zhì)量問(wèn)題，可實(shí)現(xiàn)零工傷。
【附圖說(shuō)明】
[0009]圖1表示本發(fā)明工藝流程示意圖；
圖2表示本發(fā)明單主軸結(jié)構(gòu)數(shù)控感應(yīng)加熱機(jī)床的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0010]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明應(yīng)用于車用中空變截面軸頭的新型淬火工藝作具體說(shuō)明。
[0011]本發(fā)明應(yīng)用于車用中空變截面軸頭的新型淬火工藝所使用的單主軸結(jié)構(gòu)數(shù)控感應(yīng)加熱機(jī)床，其結(jié)構(gòu)是在機(jī)床工位上設(shè)轉(zhuǎn)盤7，轉(zhuǎn)盤7上設(shè)定位盤6，定位盤6上放置工件4，在工件4的外周設(shè)感應(yīng)線圈，感應(yīng)線圈分為兩部分，分別為感應(yīng)線圈2和感應(yīng)線圈5，感應(yīng)線圈的外周設(shè)帶多個(gè)進(jìn)水管8的噴水板3，9，工件4上部設(shè)起夾緊作用的上頂尖I。
[0012]本發(fā)明一種應(yīng)用于車用中空變截面軸頭的新型淬火工藝，采取以下工藝流程: 上料一感應(yīng)加熱一噴淋冷卻一下料一淬火硬度檢驗(yàn)一回火一冷卻一硬度檢驗(yàn)一機(jī)械性能分析。
[0013]上料:人工將裝滿有序工件的專用料筐和空料筐分別放至料筐輸送機(jī)構(gòu)，進(jìn)料機(jī)構(gòu)自動(dòng)進(jìn)入設(shè)定位置，根據(jù)產(chǎn)品類型設(shè)定設(shè)備控制面板中各工藝參數(shù)，現(xiàn)以20Mn2中空變截面軸頭為例，打開設(shè)