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简化或取消热处理工序的方法

发布者:重庆鼎星渗氮表面处理有限公司 发布时间:2018-2-2 14:15:36 阅读:次 【字体:

  1.渗碳淬火件及感应淬火件取消回火

  一些渗碳淬火件及感应淬火件(如结构简单的光杆轴等)取消回火直接使用,既可充分利用较高的残余压应力,获得较高的疲劳强度,又可以节省能源,简化工艺,节约工时、工装及设备维修费用。

  应用实例1:拖拉机齿轮渗碳、淬火后取消回火

  我公司生产的东方红-75型拖拉机第二轴齿轮(图1,简称第二轴),材料为20CrMnTi钢,重量16.3kg,热处理技术要求:齿面和心部硬度分别为56~63HRC和>25HRC,渗碳层深度1.3~1.8mm,马氏体及残余奥氏体1~5级,碳化物1~5级,心部铁素体1~5级,T面圆跳动≤0.12mm,其余≤0.15mm。

  (1)第二轴加工工艺路线

  正火→机加工→清洗→渗碳→淬火→清洗→回火→喷丸清理→锪中心孔→校直→机械加工(第二轴轴径磨削→主、从动齿轮配对→包装)。

  (2)原热处理工艺

  第二轴渗碳采用RQ3-9-9型井式气体渗碳炉,淬火采用RYD-100-8A型插入式电极盐浴炉,回火常用RJ2-75-6型井式回火炉。第二轴渗碳、淬火及回火热处理工艺见图2。

  第二轴原工艺采用渗碳后空冷,再进行二次加热淬火,最后进行180℃×3h低温回火。

  (3)新的热处理工艺

  第二轴渗碳后空冷和二次加热淬火的工艺不变,取消180℃×3h的低温回火工序。

  (4)新的加工工艺路线

  正火→机加工→清洗→渗碳→淬火→清洗→喷丸清理→锪中心孔→校直→机械加工(第二轴轴径磨削→主、从动齿轮配对→包装)。

  (5)节能效果

  每炉装120件(40件/筐×3筐/炉)第二轴。一般工业用电价格按0.85元/kW·h计算。年产按45000件计算,年可节电10万元以上。

  应用实例2:汽车变速器齿轮轴中频淬火后取消回火

  北京齿轮总厂通过对212型汽车变速器中间齿轮轴(下称48轴,φ19.05mm×218mm)和倒挡齿轮轴(下称94轴,φ19.05mm×76mm),表面经中频淬火后取消回火工序后的效果如下。

  1)不同工艺条件下试样表面硬度比较,试样中频淬火后,硬度值在58~60.5HRC,而淬火回火试样硬度值55.5~57.0HRC,回火后硬度值下降了2~5HRC。

  2)选50件48轴,中频淬火后不经回火直接磨削产品,经无损检测,未发现表面裂纹,存放半年后未发现表面裂纹。取消回火工艺的实际应用情况表明,48轴中频(8000Hz)淬火后不经回火,经校直的零件,尺寸变形稳定性良好,也从未发现因淬火应力导致产生裂纹的现象。

  3)选取48轴各30件中频淬火后回火(160℃×2h)与不回火,校直后均存放半年,表面径向跳动基本上不发生变化,一般绝对值仅为0.01~0.02mm,变形量处于稳定状态中。

  4)减少了淬火区长度,使上述两种产品的淬火加热时间平均减少了10%~15%。综合以上因素,取消回火工序,每年所带来的直接经济效益在2.6万元以上。

  2.用振动时效代替热振动时效方法

  铸铁件及焊接件采用振动时效消除残余应力比炉内加热法节能效果十分明显,且方便易行,可显著提高加工效率。通常情况下,振动时效与热时效相比,生产费用可节省75%左右,能源消耗仅为热时效的1/30,生产周期仅为热时效的1/40~1/50。

  通过对机床座及其他铸铁件进行振动时效和热时效处理对比试验,振动时效能够消除残余应力40%~60%,热时效能够消除残余应力50%~70%,振动时效所消耗能源仅为热时效的5%左右。

  应用实例:兰州石油化工机器总厂生产的Z01.1.18机床座,材料为HT200,单件重量900kg,最大与最小壁厚分别为50mm和20mm。

  (1)振动时效工艺参数

  根据工件的材质、重量、几何形状的不同,合理选择激振力的档次等。振动工艺参数见表1。

  表1 振动工艺参数

  档位主振频率

  /(r·min-1)激振时间

  /min振前振后

  Vo/VIo/AVt/VIt/A

  34820301293.51262.8

  注:Vo、Io分别为振动时效前电压和电流,Vt、It分别为振动时效后电压和电流。

  (2)应力测试

  找出残余应力较大部位进行应力测试,测试数据见表2。

  表2 残余应力测试结果

  工艺铸件

  编号时效前应

  力/MPa时效后应

  力/MPa消除应力

  (%)平均值

  (%)

  热时效3393

  339414.8

  13.77.0

  5.453

  6157

  振动时效3395

  339615.7

  15.48.1

  9.048

  4245

  从表2可以看出,热时效与振动时效分别能够消除机床座残余应力的51%和45%,结果比较理想。对机床座其他部位也进行测试,结果与预期吻合。

  (3)节能效果

  热时效与振动时效耗能与成本比较见表3。

  表3 热时效与振动时效耗能与成本比较

  方法耗能/(元·t-1)成本/(元·t-1)

  热时效21.14119.20

  振动时效0.762.00

  从表3可以看出,振动时效比热时效节能96.8%,成本降低98%,因此采用振动时效方法经济效益十分显著。

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