模压式感应淬火和回火工艺- 学兔兔 www.bzfxw.com .pdf

R e s e a r c h & 却 砌 I 墨 苎 壁 里 模压式感应淬火和回火工艺 E MA感应股份有 限公 司 G o y Wi l f r i e d E MA感应科技( 北京)有限公司 ( 1 0 2 2 0 6 ) 闰满刚 近年来，随着汽车零部件技术越来越成熟，要求 工件的加工精度越来越高。为了满足这一需求，开发了 模压淬火工艺。下面本文将介绍模压淬火工艺的最新进 展。 E MA 感应科技公司开发的最新的模压淬火工艺， 综合了传统感应加热 淬火和模压式压淬工艺的优点。 主要表现为： ( 1 )热量在工件内部直接产生。 ( 2 )没有热能传导损失。 ( 3 )节能。 ( 4 )高生产率。 ( 5 )加热 淬火迅速，过程控制容易。 ( 6 )没有污染。 一 、工件的变形与精度 由于工件需要加热 JJ 9 0 0 9 5 0 C进行淬火，因此 会产生不利的影响，表现为： ( 1 )热膨胀引起工件尺寸和外形的变化。 ( 2 )由于形状不规则在淬火过程中造成工件变形。 ( 3 )由于硬化层分布的不规则也造成工件的变形。 ( 4 )由于马氏体组织的转变造成工件的体积膨胀 ( 约1 )。 ( 4 )上面的各种因素共同影响工件的形变。 ( 5 )工件淬火以前 ，在加工和装配阶段，工件内 部已残留内应力。 在加热和淬火阶段，特别对于薄壁工件 ，其内部 所有已经存在的内应力会得到释放而造成变形。 为了消除这些不可避免的影响所造成的形变 ，达 到要求的精度，就需要费时、费工进行后续加工，通常 工件淬火后，需要磨削和校直。 二 模压式感应淬火 1 芯模式感应淬火工艺 为了克服这些不可避免的不利后果，E MA 感应淬 火科技有限公司开发了一系列模压式感应淬火机床，主 要用于圆形和圆盘形工件的淬火，如滑套等。针对渗碳 后工件的常规工艺如图1 所示。 冒： - - 工步1 工步2 工步3 工步4 工步5 1 工步8 图1 模压式感应淬火 变形的椭圆或非圆形滑套固定到非导磁性的定心 和夹持装置上 ( 工步1 )， 然后感应加热到约9 0 0 C。 经过 一 定时间后，工件达到一个相同或均匀的温度，芯模到 位 ( 工步3 )，立即用淬火液喷淋工件 ( 工步4 )。从工 步1 到工步4 图示了感应淬火得到一个合格零件的过程 ， 校正芯模是不锈钢材质，可以有效防止工件收缩。 接下来是工件的回火工艺过程。感应器移动到滑 套和校正芯模的组合位置 ( 工步5 )，然后对工件进行 回火加热 ( 工步6 )。随着温度升高，滑套发生膨胀 ， 产生很小的缝隙 ( 工步7 )，可以不费力气地把滑套从 芯模另一端拔出，弹簧弹力就足够( 工步8 )。在淬火 和回火工艺结束以后，滑套可以重新冷却到室温。表1 参磊 肛 工 薯 _ l_ | I 功 回 墨 _l、 塞 皇 垒 里l 倒 a 是 铆 叩 列出了主要的工艺参数。 表1 滑套淬火的工艺参数 滑套( 1 6 Mn Cr S 5 ) 淬火和回火，芯模式感应淬火。 功率 k w 1 c H 0 频率 k Hz 1 0 ( o r 2 0 ) 周期时间 ( 包括 装卸) s 6 0 表面硬度HV1 6 5 0 7 2 0 硬化层深度 mm 0 30 6 心部硬度HV1 3 2 0 4 2 0 精度 同心度 mm O O 5 平行度 mm O 0 8 圆锥度 垂直 度 mm 0 0 5 2 新的感应压淬工艺 锥齿轮畸变情况如图2 所示。 新 工 艺针对 锥 齿轮 的压 淬工艺开发，但不受零件的限 制 。所有的 工件都得 到平直 的、连续的表面 ，这样淬火后 工件 才能得到 足够的尺 寸精 度。 图2畸变了的锥齿轮 原则上 ，新装置的工作方 式和前述的一般模式相同。附加的是 ， 新装置具有坚固 的底部固定和上部固定装置，可以很好地夹持加热后的 工件，实现压淬工艺。 对照一般的模压式淬火工艺模式 ，工步3 和工步4 为变化的固定方式。在工步4 淬火后，固定装置就不再 需要了，直接进入回火阶段。 工艺参数和结果见表2 。 表2 锥齿轮压淬的工艺参数 锥齿轮( 1 6 Mn C r S 5 ) 感应淬火和回火，模压式感应淬火 功率 k W 2 5 0 频率 k Hz 1 O 工艺时间 mi n 4 表面硬度H V 3 0 6 8 0 7 8 0 硬化层深度 mm 0 81 2 芯部硬度HV3 0 3 5 0 4 8 0 精度 同心度 mm 0 0 3 圆锥度 ( 内径 ) mm O O 3 平面度 ( 底部 ) i n i n 0 0 5 囵 型 箜 垫 丝 参 磊 工 热 加 工 me t a l wo r k i n g1 9 5 0 c o m 3 机床优势 同传统压淬淬火工艺相比，新机床具有以下两个 鲜明的优势： ( 1 )在传统的工艺下 ，工件采用燃气转底炉加 热，工件转移到加压装置下施加压力。在转移阶段工件 会降温，然而新机床中的感应器可以将工件从室温开始 加热，如果有必要的话，或补偿由于转移造成的能量损 失。工件从加热结束到淬火开始的时间间隔大大缩短。 而该间隔对工件质量的影响很大。 ( 2 ) 淬火技术也非常有特色。采用4 个独立可控 的淬火回路 ( 见图3 )：通过底模、上模、非导磁芯模 和外模，经过调整冷却方式如流速和开启时间，延续时 间等， 使工件的变形最小。整个淬火系统通过流量控 制 。 1 1 工步l 工步2 淬火 工步3 工步4 工步5 图3 锥齿轮模压式感应淬火 4 工艺优点 采取上述装置和工艺，E MA感应科技有限公司结 合了感应淬火和模压式淬火工艺的优点： ( 1 )工艺过程能够在生产线实现。 ( 2 )单件流动。 ( 3 )工艺随时开始，不需要炉子那样长的加热过程。 ( 4 )由于加热时间短，因此节能。 ( 5 )由于控制优良，可实现优质的重复性生产。 ( 6 )工件最终尺寸精度最高。 ( 7 )工件变形小，废品率低。 ( 8 )后续工序少。 然而，该工艺是以渗碳后的工件为基础建立起来 的 ，所以无需把材料更改为中碳钢，硬化层分布也不 变。因此，与完全由其他材料制造的新零件或其他的工 艺过程相比，该工艺过程成本更低。模压式淬火结构如 图4 所示。 图4 4 个可独立控制的淬火通道 三、 配套转底炉的模压式感应淬火 1 渗碳压床淬火生产线的平面布置 图5 给出了传统炉子的规划方式。主要的组成是用 于渗碳的转底炉， 和已加热零件淬火的传统的淬火压 床。由于传统压床采用油淬方式 ，则下一个大的组成设 备清洗机，用来冲走零件表面的油污。然后，工件转移 回火炉回火。在这些组成设备之间，还需要零件转移 互 赫 转底炉 上下料系 炉 压淬机床 零件转移系统 图5 传统的渗碳压床淬火生产线 2 。 模压式感应淬火生产线的平面布置 首先 ，装置的数量有所减少 ( 如图6 所示)，只有 转底炉和新的感应压淬装置。由于感应淬火采用水基淬 火液淬火，所以热处理后的工件就不需要清洗，清洗机 就可以去掉。第二个去掉的装置是庞大的、昂贵的回火 炉。回火工序现在可以以一种新的工艺进行而不需要附 加的设备或能源。内置的感应器不仅可以把零件加热淬 火，而且可以用来加热回火而不需要任何变化，只不过 功率不 同而 已。 因此，工序数量的减少和 中间转移系统的取消会 改善编程的控制量 ，从而故障率会减小。 新工艺的核 心包括感应器、上下压模装置和校正芯模，可以安装在 E MA感应科技有限公司标准的感应淬火机床上，如图7 所示。 R e se a r ch & A c)p l n 兰 兰 曼 转底炉 装载和卸载 系统 传输系统 感应压淬装置 图6 模压式感应淬火生产线 图7感应淬火机床 3 适合应用的零件 ( 1 )滑套。 ( 2 )齿轮 ( 圈)。 ( 3 )同步圈。 ( 4 )伞齿轮。 ( 5 )耦件。 ( 6 )任何高精度的圆柱形零件。 四、 结语 本文介绍了一种全新的工艺，综合了感应淬火和 模压式淬火的优势，可以获得高精度的工件，在很大程 度上可减少或取消后续工序。 核心的装置是一种新的感应淬火机床，装有模压 式淬火装置和完整的感应器系统。感应产生的能量可以 用来加热工件而后模压淬火，也可以用来回火，这使得 工件和芯模可以相对 自由装卸，表面也没有任何磨损。 整个机床或生产线不需要清洗机和回火炉。 MW( 2 0 0 9 1 1 2 8 ) 争磊 工热 加 工 垫 竺 堡 塑 笪 堕 ! 箜 曼 塑_ 盈 me t a l w o r k i n g1 9 5 0 c o m