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工程机械引导轮扫描淬火工艺

引导轮为工程机械底盘件的重要零部件,在工作中起着引导作用,链轨节与引导轮对磨,要求引导轮用高的强度、高的耐磨性及良好的冲击性能。热处理工艺对引导轮的使用寿命起到关键作用。

1.引导轮简图及技术要求

图1为引导轮简图,采用铸造结构,材料为SCSiMn2H,对P部进行感应热处理。表面硬度要求52~60HRC,硬化层深为5~8mm,R处硬化层深为1mm以上,允许有30~40mm的软带。如图2所示。

对于引导轮感应淬火我公司采用两台中频电源和一台引导轮专用淬火机床进行热处理。电源型号为KGPS250/2.5-8K,感应淬火后进行回火。

2.淬火方式与感应器结构

感应器作为感应器热处理的重要装置,其设计与制造质量直接影响淬火质量。该引导轮采用扫描加热淬火的方式,采用两个感应器进行加热,一个为预热,另一个感应器一边加热,一边冷却,引导轮以一定的速度进行旋转。感应器同时加热上下两个工作面。从而实现工作面,R处及轮沿三个圆面的加热、淬火,加热过程如图3所示。

图3   引导轮淬火

图4为感应器简图,该感应器为仿形感应器,在感应器上加装了导磁体,导磁体的作用是减少磁力线的逸散和提高感应器的效率。改善复杂形状工件加热区磁场分布,以获得均匀的温度分布,设计、制作过程中感应器时应注意以下几点:

(1)感应器上下两个加热面精度要控制,这是保证感应加热过程中上下两个工作面间隙的关键。

(2)感应器焊接完成,用专用胎具进行校形及检验来保证尺寸在要求的范围内。

(3)感应器必须进行耐压试验不得有渗水现象,水的压力应在0.3MPa以上进行试漏试验。因为对于平面淬火感应加热来说,一般效率较低,感应器发热较大,必须要有好的冷却来把热量带走,来保证感应器的寿命。

(4)导磁体粘贴紧密,两面导磁体加装数量大体一致,从而保证两工作面加热效果一致。

3.感应淬火工艺

淬火温度控制在840~880℃之间。冷却时采用AQ251淬火液,淬火液浓度为4%~6%。该淬火液用于感应加热喷淋冷却,可以消除表面淬火裂纹,并获得比水淬更高更均匀的表面硬度。淬火后及时回火,回火在台车炉中进行,回火温度为180℃×3h。图5为引导轮感应热处理后硬化层简图。

4.引导轮感应淬火出现的缺陷及预防

对于引导轮扫描淬火,在生产过程中,如控制不好易产生以下几点缺陷:

(1)表面裂纹:这是淬火感应器与工件过小造成的。增大间隙,因此合理的间隙是感应淬火的关键,间隙控制在3~4mm,在生产过程中要定期测量,进行控制。

(2)接口裂纹:对于引导轮圆周扫描淬火,总是要存在软带问题,在接口处如果控制不当很容易产生裂纹。如若接头时,加热停止过晚,则会造成淬火组织的重新加热、退火,造成组织发生转变M→P+F。在冷却的过程中,此组织变为拉应力,热应力也为拉应力。在这两种拉应力的作用下造成接口裂纹。因此解决接口裂纹的主要问题是控制淬火组织结束时不被重新加热。

(3)导磁体定期更换,在使用中感应器寿命会降低,如不及时更换,热处理质量有较大的变化,不能保证硬化层深的要求。

(4)上下工作面硬化层不一致:这主要是因为上下工作面间隙不一致,加热温度不同造成的。因此,在进行加热前感应器调整间隙一致是关键。

5.结语

(1)引导轮感应扫描淬火所需电源功率较小,特别在大型引导轮感应热处理中更有它无可替代的优点。

(2)感应器制作的好坏,直接影响感应器的寿命及引导轮的热处理质量。

(3)合理的控制接口软带宽度是解决接口裂纹的关键。

作者:马强、郭静 、王亚琳

单位:山推履带底盘分公司

来源:《金属加工热加工)》杂志

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