CN104313287A - 一种重型汽车半轴的中频淬火工艺 - Google Patents

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张小忠
黄兴刚
周湘林
高云
蒲霞
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Abstract

本发明涉及一种重型汽车半轴的中频淬火工艺，包括步骤如下：第一步，将未经调质处理的半轴坯件装夹淬火机床上，调整半轴坯件的外圆与中频加热感应器之间的间隙；第二步，调整并控制半轴坯件的自转转速和上升移动速度，自转转速控制在145～155转/分钟、上升移动速度控制在150-180mm/分钟的范围；第三步，调试喷水器的喷水孔与重型汽车半轴坯件外圆表面的喷水角度，喷水器的喷水孔中心线与半轴坯件中心线的夹角α控制在65度～80度的范围；第四步，启动中频加热设备和淬火机床对重型汽车半轴坯件进行加热。本发明能够缩短生产周期，弥补取消调质处理的不足，达到半轴的设计要求；并能够减少设备投入，降低了生产成本。

Description

一种重型汽车半轴的中频淬火工艺
技术领域
本发明属于机械零件的热加工方法，尤其涉及一种重型汽车半轴的中频淬火工艺，适用于采用中碳合金结构钢制造的重型汽车半轴的热加工。
背景技术
半轴在汽车传动总成中是一种关键零件，它既要有传递扭矩的功能，又要起到扭矩过载时的保护作用，以保证其他零部件不会在过载时失效；而半轴的机械性能主要由热处理质量决定。为了满足性能要求，重型和特种汽车半轴设计通常采用中碳合金结构钢锻件加工后进行中频淬火处理，轴表面硬化层要求达到4-6mm,表面硬度为HRC50～56。目前半轴的加工工序一般采用：锻造、车削加工、调质处理、精加工（滚轧花键）、中频淬火、回火、校正、磨削加工。如CN1433900Ａ 公开的“一种提高重型汽车半轴的强韧性和硬化层深度的工艺方法”，步骤包括如下：下料；锻造；毛坯调质热处理，淬火温度850～890℃；加热时间140～160分钟；淬火介质柴油；回火温度560～620℃；加热时间180分钟；冷却；机加工；中频感应淬火，中频感应淬火工艺参数为：淬火温度：870～900℃，淬火液：8～13％今禹淬火液；电源输出功率：65～70KW；频率：1650～1700HZ；工件移动速度：1.8～2.1mm/s；盘面静止加热时间：8～15s；延时喷水时间：2s；感应圈与半轴杆部表面间隙为5～8mm；感应圈下平面与法兰盘平面垂直方向上的间隙为4～5mm；校直；喷丸；磁力探伤。其中的毛坯调质热处理作为半轴的预备热处理，由于经过了调质处理，半轴材料基体组织为回火索氏体（片层状很小的珠光体），该组织在中频加热时较弥散的渗碳体其溶解性好，奥氏体转变温度也相对较低，奥氏体中的碳浓度较高且均匀性好，淬火后易获得较高和均匀的硬度及硬化层分布。此种加工方案和方法虽被普遍采用，但存在以下不足：(1)加工工序长，需配备调质热处理的淬火加热炉、淬火介质、回火加热炉等设备，投资大；(2)能耗高、加工成本高；(3)生产周期长。
　　传统调质处理生产周期长、能耗大、生产成本高，同时工作环境恶劣，生产过程中产生对环境有污染的“三废”。而中频加热淬火过程是对产品局部连续加热淬火，中频加热淬火具有加热时间短、温升快且温度高的特点。因此，如何避免调质热处理存在的不足，进一步发挥中频加热淬火的特点，改进重型汽车半轴热加工工艺，就成为本领域技术人员面临的新课题。
发明内容
本发明的目的是提供一种重型汽车半轴的中频淬火工艺，其能够缩短生产周期、提高生产效率，弥补取消调质处理的不足，达到半轴的设计要求；并能够减少设备投入，降低了生产成本；此外，还能降低能耗，减少废气排放，有利于环境保护。
本发明所述的一种重型汽车半轴的中频淬火工艺，使用的中频加热设备的电源输出功率40-45KW，频率为3200-3400HZ，其上安装有中频加热感应器，使用的淬火机床能够使被加热工件旋转和上下移动，其上安装有喷水器，包括步骤如下：
第一步，将未经调质处理的重型汽车半轴坯件装夹淬火机床上，调整重型汽车半轴坯件的外圆与中频加热感应器之间的间隙，控制在5-6mm的范围；
第二步，调试重型汽车半轴坯件的自转转速和上升移动速度，自转转速控制在145～155转/分钟的范围，上升移动速度控制在150-180mm/分钟的范围；
第三步，调试喷水器的喷水孔与重型汽车半轴坯件外圆表面的喷水角度，喷水器的喷水孔中心线与重型汽车半轴坯件中心线的夹角α控制在65度～80度的范围；同时调整喷水器与中频加热感应器之间的间隙，控制在5-6mm的范围；
第四步，启动中频加热设备和淬火机床对重型汽车半轴坯件进行加热，加热温度为870～890℃,加热时间为2.5-3.0mm/S，淬火介质为重量浓度4-6%的有机淬火溶液PAG；调整好中频加热的各工艺参数和上述技术参数后对工件进行加热，同时启动淬火介质泵对被加热的重型汽车半轴坯件进行淬火。
    采用上述工艺，以实现对重型汽车半轴坯件的深加热淬火，使重型汽车半轴坯件表面具有较深的硬化层和较高的表面硬度。处理后，重型汽车半轴坯件淬火硬化层深度为5-8mm、表面硬度为HRC52-58。
本发明的有益效果：由于省去了重型汽车半轴坯件的调质处理过程，减少了设备投入，降低了能耗，所以，缩短了生产周期、提高了生产效率，降低了生产成本；由于重型汽车半轴坯件在中频加热时能够自转，并对上升移动速度进行了适当的控制，增长加热时间和增加加热深度，从而弥补了取消调质处理的不足，达到了设计要求；此外，还减少了“三废”排放量，有利于环境保护。
附图说明
图1是重型汽车半轴坯件与中频加热感应器和喷水器的使用状态示意图；
图2是喷水器的喷水孔与重型汽车半轴坯件外圆表面的喷水角度示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
参见图1和图2，所述的一种重型汽车半轴的中频淬火工艺，使用的中频加热设备的电源输出功率40-45KW，频率为3200-3400HZ，其上安装有中频加热感应器，使用的淬火机床能够使被加热工件旋转和上下移动，其上安装有喷水器，包括步骤如下：
第一步，将未经调质处理的重型汽车半轴坯件1装夹淬火机床上，调整重型汽车半轴坯件的外圆与中频加热感应器2之间的间隙，控制在5-6mm的范围；以实现对重型汽车半轴坯件外圆表面均匀加热。
　　第二步，调试重型汽车半轴坯件的自转转速和上升移动速度，自转转速控制在145～155转/分钟的范围，上升移动速度控制在150-180mm/分钟的范围；以实现对重型汽车半轴坯件外圆表面增长加热时间和增加加热深度。
　　第三步，调试喷水器的喷水孔与重型汽车半轴坯件外圆表面的喷水角度，喷水器3的喷水孔中心线与重型汽车半轴坯件中心线的夹角α控制在65度～80度的范围；同时调整喷水器与中频加热感应器之间的间隙，控制在5-6mm的范围；以提高重型汽车半轴坯件表面的淬火速度，并缩短加热后暴露在空气中氧化的时间，进而提高表面淬火硬度均匀性和淬火硬度。
第四步，启动中频加热设备和淬火机床对重型汽车半轴坯件进行加热，加热温度为870～890℃,加热时间为2.5-3.0mm/S，淬火介质为重量浓度4-6%的有机淬火溶液PAG；调整好中频加热的各工艺参数和上述技术参数后对工件进行加热，同时启动淬火介质泵对被加热的重型汽车半轴坯件进行淬火。
AG淬火液，是由聚烷撑乙二醇(Polyaleneglycol)聚合物加添加剂中的水溶剂的水溶性淬火介质。聚烷撑乙二醇是一种环氧乙烷和环氧丙烷的共聚物，简称PAG。
采用上述工艺，以实现对重型汽车半轴坯件的深加热淬火，使重型汽车半轴坯件表面具有较深的硬化层和较高的表面硬度。处理后，重型汽车半轴坯件淬火硬化层深度为5-8mm、表面硬度为HRC52-58。
　　本发明的实施例公布的为较佳的实施例，但并不局限与此，本领域的普通技术人员，极易根据上述的实施例，领会本发明的精神，并做出不同的引申和变化，但只要不脱离本发明的精神，都在本发明的保护范围内。

Claims (1)

1.一种重型汽车半轴的中频淬火工艺，使用的中频加热设备的电源输出功率40-45KW，频率为3200～3400HZ，其上安装有中频加热感应器，使用的淬火机床能够使被加热工件旋转和上下移动，其上安装有喷水器，包括步骤如下：
第一步，将未经调质处理的重型汽车半轴坯件(1)装夹淬火机床上，调整重型汽车半轴坯件的外圆与中频加热感应器(2)之间的间隙，控制在5-6mm的范围；
第二步，调试重型汽车半轴坯件的自转转速和上升移动速度，自转转速控制在145～155转/分钟的范围，上升移动速度控制在150-180mm/分钟的范围；
第三步，调试喷水器的喷水孔与重型汽车半轴坯件外圆表面的喷水角度，喷水器(3)的喷水孔中心线与重型汽车半轴坯件中心线的夹角α控制在65度～80度的范围；同时调整喷水器与中频加热感应器之间的间隙，控制在5-6mm的范围；
第四步，启动中频加热设备和淬火机床对重型汽车半轴坯件进行加热，加热温度为870～890℃, 加热时间为2.5-3.0mm/S，淬火介质为重量浓度4-6%的有机淬火溶液PAG：调整好中频加热的各工艺参数和上述技术参数后对工件进行加热，同时启动淬火介质泵对被加热的重型汽车半轴坯件进行淬火。
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