常州精密钢管博客

不等截面零件的感应透热淬火工艺技术

感应加热淬火技术具有节能、清洁、效率高、易于实现自动化的优点,但同时因为其尖角效应易使零件尖角部位过烧,一般应用于结构对称、截面变化小的零件的表面处理。刮板是煤矿采煤工作面的输送设备——刮板输送机的主要零件,是一种典型的截面不均匀的零件。刮板承担着从工作面向转载机运煤的任务,工作条件苛刻,在输送煤的过程中,承受槽帮和煤块矸石的磨损和链条拉伸的冲击力作用,容易损坏。因此,对刮板的性能要求是:中断具有良好的综合机械性能,而斧头具有一定耐磨性,一般热处理工艺是调质后再进行斧头淬火。本文作者研究了刮板的感应透热淬火技术,为不均匀截面零件的清洁高效热处理探索了一种可靠的工艺方法。


1.试验零件的材料及方法


(1)材料

刮板材料为40Mn2,其主要化学成分见表1,锻造后经850℃正火处理。


表1试验零件的主要化学成分.jpg 

(2)试验及检测设备

感应加热电源使用KGPS-350可控硅中频电源,额定功率为350kW。自制仿形感应器、淬火喷淋器和送料机构。感应器和刮板的形状见图 1,喷淋器的结构见图2。当送料机构把刮板运送到感应线圈后开始加热(图1),加热完成后,送料机构再把刮板送到喷淋器淬火(图2),在喷淋器内的淬火是分段淬火的,喷淋器相对于刮板的端头和中段的内腔是隔开的,分别由两个泵控制其流量及喷淋时间。

刮板的斧头要求有高耐磨性,要求硬度≥HRC40。而中段则要求具有良好韧性和强度,在受到冲击力的作用下不发生脆性脆断裂,因此除了刮板加热功率、加热时间外,还要研究中段淬火冷却时间。进行压弯试验,测试其挠度能否满足设计图纸要求。


根据感应加热的特点和零件的性能要求,斧头喷淋冷却时统一,加热频率为2000Hz,主要研究的工艺参数为:输出功率、加热时间、喷淋时间(中间段),采用L9(33)正交试验法进行感应透热热处理试验。用手持式里氏硬度计检测刮板斧头硬度,使用万能试验机进行抗弯试验,加载力560kN,要求挠度≤20mm。


2.试验结果


(1) 感应透热淬火正交试验和压弯结果

刮板感应透热淬火正交试验因素水平、正交试验安排及结果如表2所列。


表2刮板感应透热淬火正交试验结果.jpg        

由表2的结果可知,影响刮板感应透热淬火后挠度的主次因素依次为:加热功率>喷淋时间>加热时间,优化的工艺参数为A3B3C3或A2B3C3,但考虑挠度过小可能会造成刮板实际使用时受到冲击力作用而断裂,加热时间又是影响因素最小的,为保证生产效率,实际生产的工艺参数确定为:加热功率220kW、加热时间270s、喷淋时间30s。


(2)斧头硬度

刮板是整体透热而分段淬火的,刮板整体的加热功率和加热时间参数同表1,每件刮板斧头的冷却时间都为150s,斧头的硬度结果见表3。 

表3感应透热淬火后的刮板斧头硬度.jpg

从表3中可以看出,在表1的试验条件下,刮板斧头的硬度都大于HRC40,达到设计要求,说明感应透热时,斧头的所有表面都达到了奥氏体化温度,只是深度有所差别。经喷淋淬火后,正火态的铁素体组织转变为马氏体组织,提高了表面硬度。


3.讨论


感应透热深度和频率及加热时间有关,频率越低,加热时间越长,透热深度就会越深。但是实际的硬化层深度不仅受到透热深度的影响,同时受冷却速度——即喷淋的水的冷却能力的制约,因此合理的感应透热淬火参数应兼顾加热功率、加热时间和喷淋时间。


刮板是一种典型的不等截面的零件,不同部位的截面尺寸相差较大加热时电流会走捷径,不同部位的加热温度有较大差别,不同部位表面温度会超过100℃。但是只要零件的加热温度在奥氏体化温度范围内而不过烧,那么对于这种零件来对,一定的加热频率和加热时间保证了透热深度,加上合理的分段冷却时间,就能保证斧头硬度和挠度达到使用要求,这样才能在生产中具有实用性。本文的研究工作对于不等截面的零件高效来说,具有较好的示范意义和实际推广价值。


4.应用效果


图1所示刮板应用整体感应透热淬火技术,斧头硬度高,压弯能够满足设计要求,从生产效率看,每270秒可生产一件,每班可生产80件。而调质+斧头淬火的传统工艺而言,调质使用240kW电炉加热,淬火和回火都需6小时,每炉装40件,同样完成80件的生产要使用两台电炉共12小时。调质完成后还需要调平和喷丸,再进行斧头淬火工序。因此,感应透热淬火技术比传统工艺省去调质和喷丸工序,而且每件刮板热处理的质量稳定一致,不仅降低了生产成本、提高了生产效率,而且提高了热处理质量。项目达到预期效果。






本站专门研究并展示:无缝钢管, 精密钢管, 精密无缝钢管, 高精度精密钢管, 钢铁材料, 金属材料, 机械部件, 汽车部件, 机械部件, 机械加工等方面的新材料, 新技术, 新知识, 新信息, 新经验总结。欢迎大家一起发言参与讨论研究。给本站投稿
«   2017年11月   »
12345
6789101112
13141516171819
20212223242526
27282930
控制面板
网站分类
搜索
最新留言
文章归档
网站收藏
友情链接
  • 订阅本站的 RSS 2.0 新闻聚合
  • 给本站投稿
  • 站点地图

Supporter: 常州仁成金属制品有限公司

Copyright www.josen.net Rights Reserved. 苏ICP备08003692号

提交留言
* 必填项
* 必填项
* 必填项
* 必填项
看不清点击图片换一张

分享:

支付宝

微信

扫一扫,想赞多少就多少~