[發明專利]重載萬向軸叉頭淬火加熱工藝參數的獲取方法

有效

• 申請號: 202010979455.8
• 申請日: 2020-09-17
• 公開（公告）號: CN112084603B
• 公開（公告）日: 2022-03-15
• 發明（設計）人: 楊曉紅;朱健平;馬淑瑾;許訓;李俊杰;葛婧;何宜柱;胡磊;方凱
• 申請（專利權）人: 泰爾重工股份有限公司
• 主分類號: G06F30/17
• 分類號: G06F30/17;G06F30/23;C21D9/00;C21D1/18;G06F119/08;G06F119/12
• 代理公司: 蕪湖思誠知識產權代理有限公司 34138
• 代理人: 阮愛農

本發明公開了重載萬向軸叉頭淬火加熱工藝參數的獲取方法，它包括以下步驟：步驟一、使用有限元法建立模型，獲取叉頭的奧氏體化層深度δ_h和淬透層深度δ_c；步驟二、使用鮑威爾法，在保證奧氏體化層深度δ_h不低于最小值δ_hmin的基礎上，以降低叉頭的奧氏體化層深度δ_h與淬透層深度δ_c兩者的差異為優化目標，獲取重載萬向軸叉頭最優的淬火加熱工藝參數即加熱溫度T和加熱時間t。本發明方法是將有限元法與最優化方法相結合，以確保在保障叉頭熱處理質量基礎上，提高熱處理效率，降低熱處理成本。本發明方法既避免了加熱時間過長造成的能源浪費和生產效率低下，又不會產生因加熱時間不足導致的熱處理質量不合格問題。

技術領域

本發明涉及一種重載萬向軸叉頭淬火加熱工藝參數的獲取方法，在保證重載萬向軸叉頭熱處理質量基礎上，提高熱處理效率，降低熱處理成本。本發明屬于金屬熱處理技術領域。

背景技術

重載十字軸式萬向聯軸器是一種重要的機械傳動部件，在重型機械、航空航天、冶金等領域有著廣泛的應用。叉頭作為重載十字軸式萬向聯軸器的一個關鍵部件，它的作用是傳遞主從動軸的力矩，由于其工作條件惡劣，容易出現斷裂失效和磨損失效，而其一旦失效，聯軸器就無法工作，而重新更換叉頭費時費力。因此重載萬向軸叉頭在鑄造成型后需要進行調質熱處理即淬火+高溫回火，以獲得良好強度和韌性的綜合力學性能，從而延長其使用壽命，保證聯軸器的正常工作。

在叉頭傳統淬火加熱工藝中，為了保證淬透深度，往往進行長時間的奧氏體化加熱，有時甚至將整個叉頭都加熱到奧氏體化溫度以上，使其完全轉變為奧氏體。但是在隨后淬火冷卻過程中由于受到冷卻介質冷卻能力的限制，通常只能得到有限深度的淬火層，即叉頭的奧氏體化層深度δ_h和淬透層深度δ_c差異較大。因此叉頭傳統的淬火工藝會造成奧氏體化加熱時大量的能源浪費和時間浪費。所以，有必要提出一種重載萬向軸叉頭淬火加熱工藝參數的獲取方法，從而在保證重載萬向軸叉頭使用性能的要求下，提高淬火加熱效率，降低熱處理成本。

發明內容

本發明所要解決的問題是提供一種重載萬向軸叉頭淬火加熱工藝參數的獲取方法，以確保在保障叉頭熱處理質量基礎上，提高熱處理效率，降低熱處理成本。

本發明方法是將有限元法與最優化方法相結合，通過有限元法建立不同尺寸叉頭淬火熱處理時加熱和冷卻階段溫度場分布，獲得給定尺寸D叉頭在不同加熱溫度T和加熱時間t時，奧氏體化層深度δ_h以及隨后冷卻淬火時的淬透層深度δ_c；在此基礎上，使用最優化算法，獲得最優的奧氏體化層深度δ_h與淬透層深度δ_c組合，此時的加熱溫度T和加熱時間t為最優的淬火加熱工藝參數。本發明方法既避免了加熱時間過長造成的能源浪費和生產效率低下，又不會產生因加熱時間不足導致的熱處理質量不合格問題。

本發明重載萬向軸叉頭淬火加熱工藝參數的獲取方法，包括以下步驟：

步驟一、使用有限元法建立模型，通過模型獲取叉頭的奧氏體化層深度δ_h和淬透層深度δ_c；步驟二、使用鮑威爾法，以降低叉頭的奧氏體化層深度δ_h與淬透層深度δ_c兩者的差異為優化目標，獲取重載萬向軸叉頭最優的淬火加熱工藝參數即加熱溫度T和加熱時間t；

步驟一包括以下具體步驟：

步驟1.1、建模：使用有限元法，根據叉頭直徑尺寸D建立重載萬向軸叉頭幾何模型，并使用四面體單元劃分網格，網格尺寸為20mm；