[發明專利]應用于車用中空變截面軸頭的新型淬火工藝及其使用設備

有效

• 申請號: 201410824332.1
• 申請日: 2014-12-26
• 公開（公告）號: CN104611538A
• 公開（公告）日: 2015-05-13
• 發明（設計）人: 龐留強;李燕;侯曉東;付國濤;李書華;張喜平;李超;馬慶坡;寧重生;許靜
• 申請（專利權）人: 南陽市紅陽鍛造有限公司
• 主分類號: C21D9/28
• 分類號: C21D9/28;C21D1/18
• 代理公司: 南陽市智博維創專利事務所 41115
• 代理人: 楊士鈞

技術領域

????本發明涉及金屬材料熱處理工藝，具體涉及一種應用于車用中空變截面軸頭的新型淬火工藝及其使用設備。

背景技術

車用軸頭一般為金屬階梯軸，有實心、中空變截面和半中空變截面等結構形式，位于車軸的兩端用來支承轉動工件并與之一起回轉以傳遞運動、扭矩或彎矩，是汽車上典型的受疲勞作用力影響的保安件，在汽車行駛過程中承受路況原因引起的劇烈變動的隨機載荷，其性能優劣直接影響行車安全可靠性，因此要求產品具有較高的強度和耐磨損性。

車用軸頭通常采用合金結構鋼制造，需要滿足的基本條件為：調質硬度280—320HB，抗拉強度不低于750MPa，屈服強度650MPa，斷后伸長率不低于16%。傳統的熱處理工藝為：電阻爐加熱—保溫（180—210分鐘）—淬火冷卻—回火加熱—冷卻。首先產品在額定功率120KW的臺車式電阻加熱爐里升溫到860℃，恒溫保溫2.5小時，以使內部組織全部奧氏體化；然后利用專用工裝，人工操作天車，吊起產品侵入淬火液介質中進行冷卻，使其內部金屬組織轉變為馬氏體，從而獲得產品所需的硬度及其機械性能，這種工藝處理出的產品雖然滿足了各項性能指標要求，但產品生產周期長、能耗大，工人勞動強度大，工作環境相對惡劣，最重要的是受制于人為因素影響產品的質量因素太多，容易產生產品性能一致性不佳、質量不穩定的情況。主要問題如下：

1.工件出爐到進入冷卻槽有一定的時間節拍，工件形狀原因使局部溫度降到低于Ar3臨界點，得不到完全的淬火組織；

????2.工件裝爐量和工件在爐內擺放會造成加熱不均勻，導致硬度不勻；

????3.入水時，工件在料筐中距離過密使近處蒸氣膜破裂受阻，造成工件接近面硬度偏低；

????4.每爐紅料不可能一口氣淬完，爐溫下降會導致先后出爐工件淬后硬度不一致；

5.冷卻液重復使用，難免存在油污、泥漿等雜質，也會有冷卻液升溫的情況，會出現硬度不足或不均勻現象；

6.加熱、保溫時間長，氧化脫碳嚴重，晶粒粗大，影響淬火質量，而且造成能源浪費，生產效率低下，產品制造成本過高。

由于人為控制因素的不精確性和隨機性，上述問題不可避免地出現在實際熱處理生產過程中，導致產品使用可靠性和抗疲勞壽命較低，難以滿足長時間在公路上高速行駛的汽車的行車安全性，也不適合能源危機日趨嚴重的社會現狀。所以發明一種節能高效環保、易實現自動化的熱處理工藝對我國工業發展有著積極的意義。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是設計一種應用于車用中空變截面軸頭的新型淬火工藝，該工藝節能，高效，環保，便于控制，易實現自動化熱處理，可使車用軸頭熱處理后獲得良好的綜合機械性能，并使每批產品各工件能保持較高的一致性。

為解決上述技術問題，本發明所采取的技術方案是：一種應用于車用中空變截面軸頭的新型淬火工藝，采取以下工藝流程：

上料—感應加熱—噴淋冷卻—下料—淬火硬度檢驗—回火—冷卻—硬度檢驗—機械性能分析，其中：

上料：用一臺工業機器人完成安裝工件；

感應加熱：利用中頻感應淬火機床輔以專用工裝加熱工件到900℃±10℃；

噴淋冷卻：在原工位噴淋淬火3—5分鐘，水溫恒定在25—30℃?之間，冷卻水壓力達到0.3-0.6MPa；

下料：由上料所使用的工業機器人完成卸載工件；

淬火硬度檢驗：利用硬度計抽檢淬火硬度，硬度≥50HRC合格轉序；

回火：抽檢淬火硬度≥50HRC者集中回火，回火溫度520℃－580℃，保溫時間180—210分鐘；

冷卻：在原工位噴淋淬火3—5分鐘，水溫恒定在25—30℃?之間，冷卻水壓力達到0.3-0.6MPa；

硬度檢驗：利用硬度計檢測調質硬度，硬度280—320HB合格；

機械性能分析：調質硬度在280—320HB之間，抗拉強度不低于750MPa，屈服強度不低于650MPa，斷后伸長率不低于16%為合格產品。

本發明應用于車用中空變截面軸頭的新型淬火工藝所使用的設備是在機床工位上設轉盤，轉盤上設定位盤，定位盤上放置工件，在工件的外周設感應線圈，感應線圈的外周設帶多個進水管的噴水板，工件上部設起夾緊作用的上頂尖。