CN103233111B - 大直径港机专用高耐磨高强度传输轴制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明属于机械制造技术领域，尤其是涉及一种大直径港机专用高耐磨高强度传输轴制备工艺。它解决了现有技术工艺不够合理等技术问题。本制备工艺包括：原料制备、机加工热处理和后处理。与现有的技术相比，本发明的优点在于：设计更合理，提高了港机传输轴的韧性和强度（明显提高了芯部硬度值），可适用于高强度的作业环境，实用性更强，无形中延长了使用寿命，另外，本制备工艺还提高了生产效率，效率提高就相当于降低了生产成本，符合当前社会技术发展的趋势。
Description
技术领域
本发明属于机械制造技术领域，尤其是涉及一种大直径港机专用高耐磨高强度传输轴制备工艺。
背景技术
港机：一般是指港口用的机械，例如：码头起重机、浮式起重机、轮胎起重机和船用起重机等，港机广泛适用于大、中、小建筑工地、港口码头、货物仓库、矿山和装卸之地。传输轴是港机内不可或缺的重要部件，其用于将动力输出，起着连接等作用。现有的用于港机的传输轴其具有以下缺点：结构强度和耐磨性较差，另外，一般的传输轴其在生产的时候，特别是车加工工序，目前只能加工≤Φ30mm以下的棒料（直径大于Φ30mm以上的，其在热处理以后芯部的硬度上限均达不到HRC36，无法满足港机的使用要求），并且，现有生产该传输轴的生产过程较为繁琐，生产效率低，制造成本较高，不符合当前社会技术发展的趋势。
为此，人们进行了长期的探索，提出了各种各样的解决方案。例如，中国专利文献公开了一种节能传动轴制造方法[申请号：201010271118.X]，该传动轴适合传动机动车辆、船舶、飞机、火车等运用,适合传动发电机发电运用,适合传动机械设备运用。另外，中国专利文献公开了另一种水泵轴连轴承热处理工艺[申请号：200810238562.4]，包括调质处理和中频感应热处理,调质处理包括将水泵轴连轴承内轴放置在电阻炉内加温进行整体热处理,加热温度为820℃-830℃,然后油淬,将油淬后的水泵轴连轴承进行高温回火,高温回火的温度为500±20℃,保温2小时,然后快速冷却,中频感应热处理包括将调质处理后的水泵轴连轴承内轴进行表面热处理,加热温度为880℃-900℃,并水淬淬火,再将水泵轴连轴承内轴加热到160℃-180℃,并常温冷却,由于中频感应加热速度快,奥氏体晶粒不易长大,淬火后的马氏体组织也非常的细小,表面硬度高,调质后的索素体基体上弥散地分布着细粒状碳化物。
上述的第一种方案其具有省力的作用，但是其未能充分公开具体的生产工艺，上述的第二种方案通过具体的生产工艺对现有的技术进行改进，特别是提高了轴的韧性和强度（芯部硬度变硬），但是该生产工艺不能适用于港机传输轴，由于港机传输轴的使用要求较高，其必然要进行新制备工艺的研发，从而降低生产成本和提高生产效率以及简化现有的生产过程。
发明内容
本发明的目的是针对上述问题，提供一种能提高港机传输轴韧性和强度（提高芯部硬度），以及能提高生产效率与降低生产成本的大直径港机专用高耐磨高强度传输轴制备工艺。
为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：本大直径港机专用高耐磨高强度传输轴制备工艺，其特征在于，本制备工艺包括下列步骤：
A、原料制备：将42CrMo钢熔炼成钢水，在钢水内加入稀土元素，冷却成型后制得具有高耐腐蚀性和高淬透性的圆柱状原料；
B、机加工：将圆柱状原料的表面进行车削加工，从而制得外圆表面无残余裂纹的圆柱形毛坯；
C、热处理：先将圆柱形毛坯加热至不低于900℃，然后保温5～7小时，再进行油冷淬火，淬火后进行多次中温回火，回火温度460℃～500℃且每次回火时间为7～9小时；
D、后处理：热处理后进行表面探伤，确保表面无裂纹，从而制得直径为Φ65～Φ80mm且芯部硬度不小于HRC36的大直径港机专用高耐磨高强度传输轴。显然，本发明能提高港机传输轴韧性和强度（明显提高了芯部硬度值），可适用于高强度的作业环境，实用性更强，无形中延长了使用寿命，另外，本制备工艺还提高了生产效率，效率提高就相当于降低了生产成本，符合当前社会技术发展的趋势。
在上述的大直径港机专用高耐磨高强度传输轴制备工艺中，在上述的A步骤中，所述的稀土元素包括C、Ni和Mn中的任意一种或多种，所述的圆柱状原料直径为Φ70mm～Φ85mm。
在上述的大直径港机专用高耐磨高强度传输轴制备工艺中，在上述的B步骤中，车削加工过程中车削厚度为2mm～3mm。可一次加工，也可多次加工，车削的厚度可以根据实际的条件进行选择。
在上述的大直径港机专用高耐磨高强度传输轴制备工艺中，所述的后处理还包括磨外圆、退磁和清洗。
在上述的大直径港机专用高耐磨高强度传输轴制备工艺中，所述的传输轴的表面粗糙度≤Ra0.8，传输轴的直线度为0～0.01mm/m。高精度要求，满足使用要求。
在上述的大直径港机专用高耐磨高强度传输轴制备工艺中，所述的磨外圆采用磨削设备进行至少一次粗磨外圆和至少一次精磨外圆的外圆磨削加工。这里的磨削加工次数可以根据实际的条件进行选择。
在上述的大直径港机专用高耐磨高强度传输轴制备工艺中，每次粗磨外圆的磨削量为0.01～0.02mm，每次精磨外圆的磨削量为0.004～0.01mm。保证磨削质量。
在上述的大直径港机专用高耐磨高强度传输轴制备工艺中，所述的清洗采用清洗设备对黏在传输轴上的包括油脂、机械杂质、锈和氧化皮在内的各种表面污物的清洗加工。
在上述的大直径港机专用高耐磨高强度传输轴制备工艺中，所述的清洗设备包括超声波清洗机、超高压移动式清洗机、工业用不锈钢高压清洗机和液压清洗机中的任意一种或多种。
在上述的大直径港机专用高耐磨高强度传输轴制备工艺中，所述的磨削设备包括外圆磨床和无心磨床中的任意一种或两种。
与现有的技术相比，本大直径港机专用高耐磨高强度传输轴制备工艺的优点在于：设计更合理，提高了港机传输轴的韧性和强度（明显提高了芯部硬度值），可适用于高强度的作业环境，实用性更强，无形中延长了使用寿命，另外，本制备工艺还提高了生产效率，效率提高就相当于降低了生产成本，符合当前社会技术发展的趋势。
具体实施方式
下面为具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。
本制备工艺包括下列步骤：
A、原料制备：将42CrMo钢熔炼成钢水，在钢水内加入稀土元素，冷却成型后制得具有高耐腐蚀性和高淬透性的圆柱状原料；
B、机加工：将圆柱状原料的表面进行车削加工，从而制得外圆表面无残余裂纹的圆柱形毛坯；
C、热处理：先将圆柱形毛坯加热至不低于900℃，然后保温5～7小时，再进行油冷淬火，淬火后进行多次中温回火，回火温度460℃～500℃且每次回火时间为7～9小时；
D、后处理：热处理后进行表面探伤，确保表面无裂纹，从而制得直径为Φ65～Φ80mm且芯部硬度不小于HRC36的大直径港机专用高耐磨高强度传输轴。这里的直径大小根据实际的成品直径制造。
显然，本实施例提高了港机传输轴的韧性和强度（明显提高了芯部硬度值），可适用于高强度的作业环境，实用性更强，无形中延长了使用寿命，另外，本制备工艺还提高了生产效率，效率提高就相当于降低了生产成本，符合当前社会技术发展的趋势。
具体地说，在上述的A步骤中，所述的稀土元素包括C、Ni和Mn中的任意一种或多种，所述的圆柱状原料直径为Φ70mm～Φ85mm；圆柱状原料直径的大小根据实际的要求制定。在上述的B步骤中，车削加工过程中车削厚度为2mm～3mm。
另外，上述所述的后处理还包括磨外圆、退磁和清洗。优化方案，这里的磨外圆采用磨削设备进行至少一次粗磨外圆和至少一次精磨外圆的外圆磨削加工，优化方案，这里的磨削设备包括外圆磨床和无心磨床中的任意一种或两种。再者，每次粗磨外圆的磨削量为0.01～0.02mm，每次精磨外圆的磨削量为0.004～0.01mm。经过这些加工以后，该传输轴的表面粗糙度≤Ra0.8，传输轴的直线度为0～0.01mm/m。
本实施例的清洗采用清洗设备对黏在传输轴上的包括油脂、机械杂质、锈和氧化皮在内的各种表面污物的清洗加工；这里的清洗设备包括超声波清洗机、超高压移动式清洗机、工业用不锈钢高压清洗机和液压清洗机中的任意一种或多种。
作为最为优化的技术方案，在本实施例的C步骤中，先将圆柱形毛坯加热至920℃，然后保温6小时，再进行油冷淬火，淬火后进行多次中温回火，回火温度480℃且每次回火时间为8小时；在本实施例的B步骤中，车削加工过程中车削厚度为2.5mm；在本实施例的D步骤中，该传输轴的芯部硬度为≥HRC38。这样可延长传动轴的使用寿命，而且，通过该制备工艺制得的港机传输轴的韧性和强度都非常好，可满足各种高强度的作业环境。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
尽管本文较多地使用了术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。
Claims (5)
1.一种大直径港机专用高耐磨高强度传输轴制备工艺，其特征在于，本制备工艺包括下列步骤：
A、原料制备：将42CrMo钢熔炼成钢水，在钢水内加入稀土元素，冷却成型后制得具有高耐腐蚀性和高淬透性的圆柱状原料；
B、机加工：将圆柱状原料的表面进行车削加工，从而制得外圆表面无残余裂纹的圆柱形毛坯；
C、热处理：先将圆柱形毛坯加热至不低于900℃，然后保温7小时，再进行油冷淬火，淬火后进行多次中温回火，回火温度460℃且每次回火时间为9小时；
D、后处理：热处理后进行表面探伤，确保表面无裂纹，从而制得直径为Φ65～Φ80mm且芯部硬度不小于HRC36的大直径港机专用高耐磨高强度传输轴；
在上述的A步骤中，所述的圆柱状原料直径为Φ70mm～Φ85mm；在上述的B步骤中，车削加工过程中车削厚度为2mm～3mm；所述的后处理还包括磨外圆、退磁和清洗；所述的磨外圆采用磨削设备进行至少一次粗磨外圆和至少一次精磨外圆的外圆磨削加工；每次粗磨外圆的磨削量为0.01～0.02mm，每次精磨外圆的磨削量为0.004～0.01mm。
2.根据权利要求1所述的大直径港机专用高耐磨高强度传输轴制备工艺，其特征在于，所述的传输轴的表面粗糙度≤Ra0.8，传输轴的直线度为0～0.01mm/m。
3.根据权利要求1或2所述的大直径港机专用高耐磨高强度传输轴制备工艺，其特征在于，所述的清洗采用清洗设备对黏在传输轴上的包括油脂、机械杂质、锈和氧化皮在内的各种表面污物清洗加工。
4.根据权利要求3所述的大直径港机专用高耐磨高强度传输轴制备工艺，其特征在于，所述的清洗设备包括超声波清洗机、超高压移动式清洗机、工业用不锈钢高压清洗机和液压清洗机中 的任意一种或多种。
5.根据权利要求1或2所述的大直径港机专用高耐磨高强度传输轴制备工艺，其特征在于，所述的磨削设备包括外圆磨床和无心磨床中的任意一种或两种。
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