[發(fā)明專利]軸在不同排布密度下的水淬工藝修正方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310351723.1
• 申請(qǐng)日: 2013-08-13
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103484658A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-01-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳乃錄;左訓(xùn)偉;戎詠華
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海交通大學(xué)
• 主分類號(hào): C21D11/00
• 分類號(hào): C21D11/00;C21D9/28
• 代理公司: 上海漢聲知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31236
• 代理人: 郭國(guó)中;樊昕

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種淬火冷卻工藝，具體地，涉及一種軸在不同排布密度下的水淬工藝修正方法.

背景技術(shù)

淬火是將淬火件加熱到奧氏體溫度，然后快速冷卻到一定溫度以下以獲得馬氏體或貝氏體組織的過(guò)程。為了避免產(chǎn)生淬火裂紋，合金鋼一般采用油淬，而較少采用水淬。合金鋼水淬一般采用間歇淬火或水-空交替淬火來(lái)避免開(kāi)裂的產(chǎn)生。因此，合金鋼水淬的技術(shù)關(guān)鍵是控制水淬與空冷的時(shí)間，也就是精確執(zhí)行水－空交替控時(shí)淬火冷卻工藝。

經(jīng)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，陳乃錄、左訓(xùn)偉、徐駿、張偉民.數(shù)字化控時(shí)淬火冷卻工藝及設(shè)備的研究與應(yīng)用,金屬熱處理，2009，34(3)：37-42文章提出水-空交替控時(shí)淬火冷卻工藝。具體方法是將淬火冷卻分三個(gè)階段進(jìn)行，第一階段為預(yù)冷階段，第二階段為水-空交替淬火冷卻階段，第三階段為自然空冷階段。在預(yù)冷階段，合金鋼件采取空冷的方式進(jìn)行緩慢冷卻，直到合金鋼件表面冷卻到A1以上或以下的某一溫度區(qū)間，其結(jié)果是減少了合金鋼件的熱容量，加速了第二階段的冷卻效果。在水-空交替淬火冷卻階段，采用快冷（水冷）與慢冷（空冷）交替的方式進(jìn)行，合金鋼件在第一次水淬過(guò)程中，合金鋼件表層快冷到Ms點(diǎn)以下某一溫度并保持一定時(shí)間后，在表層獲得部分馬氏體；合金鋼件在第一次空冷過(guò)程中，次表層的熱量傳向表層，使表層的溫度升高，結(jié)果是表層剛剛轉(zhuǎn)變的馬氏體發(fā)生自回火使表層的韌性和應(yīng)力狀態(tài)得到調(diào)整，避免了表層馬氏體組織產(chǎn)生開(kāi)裂。然后再重復(fù)水與空氣的交替淬火冷卻，直到合金鋼件某一部位的溫度或組織達(dá)到要求。完成第二階段淬火冷卻后，將合金鋼件放置在空氣中進(jìn)行自然冷卻，直到合金鋼件的心部溫度低于某一值后進(jìn)行回火。該文獻(xiàn)技術(shù)對(duì)于避免合金鋼件開(kāi)裂有明顯效果，但是，該文獻(xiàn)沒(méi)有涉及軸件排布密度變化所引起的水的流動(dòng)狀態(tài)和水溫變化對(duì)淬火冷卻工藝的影響，而水的流動(dòng)狀態(tài)和水溫變化對(duì)水的冷卻強(qiáng)度有顯著的影響，也就是說(shuō)隨著水的流動(dòng)狀態(tài)和水溫變化，水與淬火件之間的界面換熱系數(shù)也發(fā)生明顯變化，考慮水的流動(dòng)狀態(tài)和水溫變化對(duì)避免水淬開(kāi)裂和減小產(chǎn)品性能波動(dòng)具有重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，本發(fā)明的目的在于提供一種軸在不同排布密度下的水淬工藝修正方法，該方法對(duì)避免水淬開(kāi)裂和減小產(chǎn)品性能波動(dòng)具有重要的意義。

為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明提供一種軸在不同排布密度下的水淬工藝修正方法，所述方法包括如下步驟：

（1）確定單根軸的水淬工藝；

（2）建立修正后的水淬時(shí)間計(jì)算公式，t_修正=K*t_{標(biāo)準(zhǔn)}

式中：t_修正為修正后的水淬時(shí)間；K為修正系數(shù)；t_{標(biāo)準(zhǔn)}為單根軸的水淬時(shí)間；

（3）通過(guò)試驗(yàn)方法、數(shù)值模擬方法或經(jīng)驗(yàn)估測(cè)方法獲取修正系數(shù)；

（4）計(jì)算出修正后的水淬時(shí)間或水-空交替淬火冷卻工藝中每段水淬時(shí)間，得出并執(zhí)行修正后的淬火冷卻工藝；

（5）對(duì)處理的產(chǎn)品進(jìn)行性能檢測(cè)、統(tǒng)計(jì)評(píng)估，然后根據(jù)評(píng)估結(jié)果再對(duì)修正系數(shù)進(jìn)行調(diào)整。

優(yōu)選地，通過(guò)試驗(yàn)方法、數(shù)值模擬方法或經(jīng)驗(yàn)估測(cè)方法獲取修正系數(shù)，具體的：

方法一：試驗(yàn)方法

獲取軸在不同直徑下的水平層兩軸之間中心距的影響系數(shù)a、上下層兩軸之間中心距的影響系數(shù)b、單層軸數(shù)量的影響系數(shù)c、層數(shù)量的影響系數(shù)d，然后通過(guò)公式K∝（a，b，c，d）獲取修正系數(shù)；

方法二：數(shù)值模擬方法

首先通過(guò)測(cè)量和計(jì)算得到不同裝夾方式的換熱系數(shù)，然后針對(duì)裝夾方式下某一位置（例如：要求保證力學(xué)性能的位置）的軸進(jìn)行溫度場(chǎng)的模擬，并將模擬結(jié)果與單根軸冷卻的溫度場(chǎng)進(jìn)行對(duì)比，通過(guò)對(duì)比得出裝夾方式下要獲得與單根軸相同冷卻狀態(tài)所需要的水冷時(shí)間，將單根軸的水冷時(shí)間做分母，裝夾方式下所需要的水冷時(shí)間做分母，即得出修正系數(shù)；

方法三：經(jīng)驗(yàn)估測(cè)方法

對(duì)于不同裝夾方式采取經(jīng)驗(yàn)方式估計(jì)修正系數(shù)，并通過(guò)生產(chǎn)測(cè)試進(jìn)行修正。

優(yōu)選地，所述修正方法適用于水、鹽水和各類水溶性介質(zhì)。

優(yōu)選地，所述修正方法適用于水淬、水-空交替淬火冷卻和各類間歇式淬火冷卻。

優(yōu)選地，所述修正方法適用于各類長(zhǎng)軸件、長(zhǎng)的方形件和各類異形軸類件。

優(yōu)選地，所述修正方法適用于軸件水平排布和軸件垂直排布。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果：

本發(fā)明所述一種軸在不同排布密度下的水淬工藝修正方法，對(duì)避免水淬開(kāi)裂和減小產(chǎn)品性能波動(dòng)有重要的意義。

具體實(shí)施方式