CN104017950B - 一种工程机械动臂中间轴表面硬化热处理工艺 - Google Patents

一种工程机械动臂中间轴表面硬化热处理工艺 Download PDF

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Abstract

一种工程机械动臂中间轴表面硬化热处理工艺，包括以下步骤：（1）将精加工后的动臂中间轴进行清洗；（2）将清洗后的动臂中间轴装入高频淬火机床；（3）将高频淬火机床中的参数设置为：频率25-30KHz，功率250Kw，加热时间2秒-2.5秒，冷却条件为40℃-60℃的浓度5%-10%的淬火液；调整好感应圈耦合距离，对动臂中间轴进行高频淬火处理；（4）将高频淬火后的动臂中间轴回火处理。上述处理工艺由于快速加热，使材料局部受热后发生组织转变，在随后的冷却介质作用下形成马氏体转变组织，同时由于瞬间受热晶粒长大受到抑制，保证了动臂中间轴表面具有细小晶粒组织，表面硬化层可得到精确控制和提高，具有高硬度以及高耐磨性和抗疲劳强度。

Description

一种工程机械动臂中间轴表面硬化热处理工艺
技术领域
本发明涉及一种用于对工程机械(如挖掘机、装载机)动臂中间轴进行表面硬化热处理的工艺，属于热处理技术领域。
背景技术
高频热处理技术是利用感应圈中通过交变电流时产生交变磁场使位于磁场内的工件产生同一频率的感应电势，从而在工件中产生涡流达到甚大数值，伴随发生的磁滞现象将引起热效应。以涡流为主的热效应可将工件加热到很高温度(200-1000℃/s)，涡流在工件中由表面向中心呈指数规律衰减产生表面效应形成一定的有效穿透深度。由于加热时间很短金相组织细化，硬表面层残余压应力与柔韧里层之间的良好组合可以得到较好的耐磨性和抗疲劳性，充分改善和提高了工件的使用性能，节约大量能源且变形得到有效控制。
高频热处理技术对材料成分要求范围较宽，材料的市场采购较易满足，对节能降耗、减少环境污染、控制成本非常有效。
但是高频处理感应圈的制作技术要求较高，需专业人员完成，操作技术也很重要，否则会造成工件局部过热、过烧、熔化、硬化层不均匀和组织异常等现象。
工程机械动臂中间轴是重要部件，通常采用45#钢整体热处理方法，Ac3+50℃加热淬火+180℃低温回火热处理工艺，由于加热时间较长工件可能造成氧化脱碳、晶粒粗大和淬火冷却过程中产生软点、开裂、变形大等难题，在工艺实施过程中相应的能耗和环境污染也较大，自动化程度难以提高。
发明内容
本发明针对现有工程机械动臂中间轴表面硬化热处理技术存在的不足，提供一种效果良好的工程机械动臂中间轴表面硬化热处理工艺。
本发明的工程机械动臂中间轴表面硬化热处理工艺，包括以下步骤：
(1)将精加工后的动臂中间轴进行清洗，去除表面污物；
(2)将步骤(1)清洗干净后的动臂中间轴装入高频淬火机床，高频淬火机床的频率为1-100KHz，功率为250Kw，耦合距离为1.5mm-2.0mm；
(3)将高频淬火机床中的参数设置为：频率25-30KHz，功率250Kw，加热时间2秒-2.5秒，冷却条件为40℃-60℃的5％-10％浓度(淬火剂与淬火液的体积比)的淬火液(淬火剂加水混合成淬火液)；调整好感应圈耦合距离(1.5mm-2.0mm)，确认淬火液正常后对动臂中间轴进行高频淬火处理；
(4)将高频淬火后的动臂中间轴在2小时内装入回火炉中，130℃-180℃保温2.5小时-3小时回火处理。
所述步骤(1)中的清洗是在碳氢真空溶剂清洗机中进行。
所述步骤(3)中，对动臂中间轴进行高频淬火处理采用整体同时加热和整体同时淬火，或者是将动臂中间轴以50转∕分做圆周运动且以180mm∕分的速度推进逐渐加热，然后整体同时淬火,完成高频淬火过程。
上述处理工艺由于快速加热，使材料局部受热后发生组织转变，在随后的冷却介质作用下形成马氏体转变组织，同时由于瞬间受热晶粒长大受到抑制，保证了动臂中间轴表面具有细小晶粒组织。
本发明保证了动臂中间轴表面硬化层可得到精确控制和提高，具有高硬度(相比现有工艺提高3-6HRC)以及高耐磨性和抗疲劳强度，显微组织和性能符合45#钢材料液压件的技术要求(表面硬度52-60HRC、芯部硬度229-277HB、硬层厚度：2-3mm)。
附图说明
图1是动臂中间轴表面淬火前的金相组织图。
图2是动臂中间轴表面淬火后的金相组织图。
图3是动臂中间轴表面淬火后的硬化层压痕示意图。
图4是动臂中间轴表面淬火后的硬化层深度曲线(梯度法)图。
具体实施方式
本发明的工程机械动臂中间轴表面硬化热处理工艺所采用的设备主要有：
1.真空碳氢熔剂清洗机(VCH-1000型)：进行去污清洗，该设备的特点是在真空负压的环境下利用碳氢清洗剂循环清洗去除工件上的油污。其中加入少量的FNAM剂(中和剂)可有效的清除工件在加工时附着的切削液，使工件表面清洁。
2.高频淬火机床：使用IGBT电源，频率为1-100KHz、功率为250Kw，耦合距离为1.5-2.0mm。
3.回火炉(BTF-1000)：主要用于对工件进行回火处理，这种低温回火可消除一定内应力稳定工件组织。
实施例1
(1)将准备处理的动臂中间轴在碳氢真空溶剂清洗机中进行处理前清洗，清洗后的工件表面要求洁净无油污等。
(2)将清洗干净的动臂中间轴装入高频淬火机床，高频淬火机床上的参数设置为：频率25-30KHz，功率250Kw，加热时间2.5秒，冷却条件为60℃浓度10％的淬火液。调整好感应圈，检查淬火液等，通电整体同时加热，整体同时淬火，完成高频淬火过程。
(3)将淬火后的动臂中间轴装入回火炉中，160℃-180℃保温2.5小时出炉。高频淬火至回火间隔2小时。
实施例2
(1)将准备处理的动臂中间轴在碳氢真空溶剂清洗机中进行处理前清洗，清洗后的工件表面要求洁净无油污等。
(2)将经清洗干净的动臂中间轴装入淬火机床，高频淬火机床上的参数设置为：频率为25-30KHz，功率为250Kw，加热时间2秒，冷却条件为40℃浓度5％的淬火液调整好感应圈，检查淬火液等，通电整体同时加热，整体同时淬火，完成高频淬火过程。
(3)将淬火后工件装入加热炉中130℃-160℃保温3小时回火出炉。高频淬火至回火间隔1.5小时。
本实施例中，动臂中间轴表面淬火前的金相组织如图1所示。动臂中间轴表面淬火后的金相组织如图2所示。图3给出了动臂中间轴表面淬火后的硬化层压痕，图4给出了动臂中间轴表面淬火后的硬化层深度曲线(梯度法)。
实施例3
(1)将准备处理的动臂中间轴在碳氢真空溶剂清洗机中进行处理前清洗，清洗后的工件表面要求洁净无油污等。
(2)将经清洗干净的动臂中间轴装入淬火机床，高频淬火机床上的参数设置为：频率为25-30KHz，功率为250Kw，加热时间2.2秒，冷却条件为50℃浓度8％的淬火液，调整好感应圈，检查淬火液等，将动臂中间轴以50转∕分做圆周运动且以180mm∕分速度推进逐渐加热，然后整体同时淬火,完成高频淬火过程。
(3)将淬火后工件装入加热炉中150℃-170℃回火2.8小时出炉。高频淬火至回火间隔1小时。

Claims (1)

1.一种工程机械动臂中间轴表面硬化热处理工艺，其特征是，包括以下步骤：
（1）将精加工后的动臂中间轴进行清洗，去除表面污物；
（2）将步骤（1）清洗干净后的动臂中间轴装入高频淬火机床，高频淬火机床的频率为1-100kHz，功率为250kw，耦合距离为1.5mm-2.0mm；
（3）将高频淬火机床中的参数设置为：频率25-30kHz，功率250kw，加热时间2秒-2.5秒，冷却条件为40℃-60℃的浓度5%-10%的淬火液；调整好感应圈耦合距离，确认淬火液正常后对动臂中间轴进行高频淬火处理；
（4）将高频淬火后的动臂中间轴在2小时内装入回火炉中，130℃-180℃保温2.5小时-3小时回火处理；
所述步骤（1）中的清洗是在碳氢真空溶剂清洗机中进行；
所述步骤（3）中，对动臂中间轴进行高频淬火处理采用整体同时加热和整体同时淬火，或者是将动臂中间轴以50转∕分做圆周运动且以180mm∕分的速度推进逐渐加热，然后整体同时淬火,完成高频淬火过程。
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