紡機錠桿熱處理的新工藝

[編輯:Qsj]  [發布時間:2016-02-17 09:02:29]  [熱處理生態圈]

　　1.錠桿的加熱方式
　　在采用一次感應穿透加熱技術時，因GCr15軸承鋼的原始組織要求在2～3級，它是由細小、均勻分布的球狀珠光體組成的，它能適合于快速高溫的感應加熱工藝，當一次感應穿透加熱時的加熱速度越快，鐵素體—滲碳體組織轉變為奧氏體的溫度就越高，即珠光體轉變為奧氏體的溫度范圍也就越高，而形成的時間就越短，晶粒就越細，這對于錠桿來說是非常有利的，這可以提高錠桿的耐磨性和強韌性。
　　對于錠桿來說，采用一次感應穿透加熱是有很大難度的，因為錠桿的外形為不同錐度的細長形桿件，其二個端頭分別為60°和90°的錐形，它們的硬度和金相組織必須達到技術要求，特別是60°下錠尖的淬火硬度必須保證≥62HRC，這就需要設計一個特殊形狀的感應器，而且每種規格的錠桿需要配備相應的感應器，對于尺寸相近的錠桿基本可以借用，為了與臥式淬火機床相配合，感應器和錠桿也必須臥式擺放的，要使整根不同錐度外形的錠桿能夠加熱均勻，又不能使二個錠尖在加熱時出現的欠熱或過熱組織，這就需要感應器的形狀與錠桿的外形基本上相近，所以感應器要做成軸類縱向加熱感應方式，即可以調整縱向長度的一發法式感應器，整根錠桿還必須能夠旋轉，旋轉的方式是靠二個V型頂尖通過變頻電機帶動，使其旋轉速度在60～70r/min，電加熱功率為100kW，頻率20kHz，根據產品的技術要求調整相應的參數，在加熱時溫度的控制通過電流比率來達到，它的透入深度根據導磁率比電阻的大小來調整，在保證加熱穿透的前提下，其加熱溫度為880～920℃，加熱時間為10～12s/每根，每臺設備每月產量可以達到15～18萬件。整個生產線如圖所示。它的操作程序是：操作者將錠桿擺放在步進式進料裝置上，并自動送入U形槽中，由提升機構將錠桿上升到雙V型頂尖位置，然后雙V型頂尖夾緊，由絲桿導軌和伺服電機組成的傳輸裝置將錠桿轉移到感應器下面進行旋轉感應穿透加熱，然后由絲桿模組快速下降并將錠桿送入五工位淬火矯直機中的第一個工位中進行邊淬火邊矯直。
　　2.臥式自動淬火矯直機床
　　它是由五個工位的自動夾持淬火矯直機和淬火油槽及提升機構組成，該五個工位在工作時全部做圓周旋轉運動，根據節拍做間隙性的旋轉運轉，每個工位由一組3個仿錠桿外形的滾動軋輥組合而成，五工位臥式自動滾動夾持淬火矯直機床的結構如圖所示。
　　當錠桿進入軋輥后它的上軋輥作浮動壓力旋轉，軋輥上裝有若干個（9個）仿形圓片，它們是活絡的，并由壓縮彈簧來控制壓力大小，即調整錠桿的徑向跳動量的大小，也就是矯直效果的好壞，下面二個軋輥為固定支撐的旋轉輥，每個軋輥上也有若干個（9個）仿形園片和軋輥軸組成一體，該仿形園片是固定不能調整的，它們的外形同錠桿外形相吻合，仿形園片的每節外形尺寸和相應的錠桿外形尺寸相吻合，三個軋輥上的各個多節仿形園片相互交叉成整根錠桿的外形和長度，這些軋輥始終在不停地旋轉，當第一個工位中進入錠桿時，上浮動壓輥壓牢錠桿并和下面二個固定旋轉的軋輥一起迅速旋轉入淬火油槽內，到了第二、第三個和第四個工位位置時仍在進行邊淬火邊矯直，進行相變超塑變處理，當到達第五個工位時，上浮動壓力輥松開，錠桿滾落入到輸送帶提升機構中，此時第五個工位繼續往上旋轉復位到第一工位的位置，這樣循環不斷地運轉進行生產，五個工位中有四個工位在進行滾動夾持淬火，僅第五個工位在迅速卸放錠桿時是空位的。
　　錠桿在機械旋轉力的作用下，使之達到邊淬火邊矯直的目的，矯直后錠桿的徑向跳動量≤0.15mm的比率能夠達到≥90%的好效果。這個邊淬火邊矯直的過程實質就是在進行相變超塑變處理，對于具有均勻、細小分布的球狀碳化物的GCr15高碳鉻軸承鋼制作的錠桿來說，在一次感應穿透加熱時，能迅速達到奧氏體化的相變溫度，它不需要進行保溫，這樣可以保持晶粒不長大，此時的晶粒是細小、均勻、等軸狀的，在機械力的作用下，具有一定的彈性，錠桿的夾持滾動淬火是一種在奧氏體化的淬火溫度逐漸下降到馬氏體轉變終點連續冷卻轉變過程中的形變熱處理，屬于連續形變淬火。它可以細化碳化物，因為碳化物只能在晶界和缺陷處形核，形核位置的先后順利應該是：鐵素體→奧氏體相界→晶界→小角度晶界接點→小角度晶界→個別位錯。奧氏體的變形，特別是在析出碳化物的溫度范圍內變形，且變形度達到一定程度時，會在奧氏體晶粒內造成大量的小角度晶界和位錯，因而碳化物的形核不僅在晶界上，而且在晶界內也會大量產生，所以生成的碳化物是細小、均勻、彌散的分布，斷口呈現韌窩狀，它起到了牽制錠桿畸變的作用，從而保證錠桿得到較小的畸變，使淬火硬度均勻，淬火應力很少，沒有斷損現象，可減少很多留磨量，從而提高了錠桿熱處理的內在質量和產量。
　　3.淬火冷卻介質的選擇
　　對于用GCr15高碳鉻軸承做的錠桿而言，因為感應穿透加熱可以將錠桿的心部也淬硬，所以需要有一個理想的淬火冷卻介質，特別是五工位臥式淬火機床，它的功能決定只能用油劑做淬火冷卻介質，在眾多的淬火介質中，應該根據工件和設備的特性選擇綠色環保的，閃點和燃點較高，冷卻能力強，高溫冷速快，低溫冷速較慢，既能將錠桿表面淬硬又能將錠桿心部也淬硬，還能較好地控制淬火畸變能力，錠桿淬火后易清洗，使用維護方便，熱氧化安定性好，使用壽命長等特點，為此選擇KR048G專用淬火油用于錠桿的淬火,該油的使用壽命可以達到八年以上。
　　4.錠桿的冷處理
　　為確保錠桿的耐磨性和尺寸穩定性能，長期以來在錠桿淬火后一直使用-80℃的冷處理工序，最后進行局部降低上錐硬度和整體去應力回火處理。冷處理的目的是控制一定數量的殘留奧氏體。從測量結果看經冷處理的錠桿的殘留奧氏量比沒有經冷處理的殘留奧氏體少，經過冷處理的錠桿在錠尖處的殘留奧氏體量為9.85%，而沒有經過冷處理的錠桿在錠尖處的殘留奧氏含量為11.85%。殘留奧體少可以提高錠尖的耐磨性，延長錠子的使用壽命，從生產實踐中也反映了經過冷處理的錠桿其使用壽命較高。現在冷處理的設備是用液氮為原料來制冷比以前用高壓力的壓縮空氣制冷或用F12和F22氟里昂制冷的效果好許多，且冷處理的工藝及設備很穩定，維護也方便許多。