CN105755247B - 一种花键轴叉淬火工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及机械零件热加工技术领域。更具体地说，本发明公开了一种花键轴叉淬火新工艺，包括以下步骤：将花键轴叉自双耳部向柄部分成三区域分别进行喷水降温、循环水降温和中频淬火加热；首先开启降温装置的第一喷水部和循环水部，分别对双耳部进行喷水降温和对过渡部进行循环水降温；开启降温装置至少5s之后，开启中频感应加热机对柄部进行中频淬火加热至柄部的淬火加热层厚度为3‑5mm后，停止加热；以及开启降温装置的第二喷水部对柄部进行喷水降温。本发明工艺简单，通过合理的分区域冷却加热技术，能够有效避免在叉部的直径变换A处形成应力集中延长花键轴叉的使用寿命，适用于花键轴叉的大规模生产使用。

Description

一种花键轴叉淬火工艺
技术领域
本发明涉及机械零件热加工技术领域。更具体地说，本发明涉及一种花键轴叉淬火工艺。
背景技术
花键轴叉在重型汽车和工程机械的动力传动方面应用广泛，其基本结构由叉部和柄部两部分组成，根据不同用途和规格可分为A、B、C、D四大系列，同一系列产品有多种型号，叉部结构尺寸相同仅柄部长度不同。
在传统的花键轴叉加工过程中，最后一道工序为应用中频淬火机床进行中频淬火，如图2所示，柄部的淬火加热区域为L1区域，淬火深度在3～4mm之间，加热温度可达到1000～1005℃之间，这就导致热量向叉部传导，花键轴叉的叉部的直径变换A处易形成应力集中，导致实际使用中大多花键轴叉失效都是由于在此处发生断裂，因此，直接影响了花键轴叉的使用寿命。
发明内容
本发明的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。
本发明还有一个目的是提供一种花键轴叉淬火工艺，其通过合理的分区域冷却加热技术，能够有效避免在叉部的直径变换A处形成应力集中延长花键轴叉的使用寿命。
为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种花键轴叉淬火工艺，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、将花键轴叉自双耳部向柄部分成三区域分别进行喷水降温、循环水降温和中频淬火加热，其中，所述花键轴叉包括双耳部、过渡部和柄部，所述过渡部的横切面直径大于柄部的横切面直径，且所述过渡部与所述柄部的连接处设置为弧形过渡；
步骤二、首先开启降温装置的第一喷水部和循环水部，分别对双耳部进行喷水降温和对过渡部进行循环水降温；
步骤三、开启降温装置至少5s之后，开启中频感应加热机对柄部进行中频淬火加热至柄部的淬火加热层厚度为3-5mm后，停止加热并将柄部撤出感应加热机的双圈工字型感应线圈；以及
步骤四、开启降温装置的第二喷水部对柄部进行喷水降温；
其中，降温装置包括首尾相互衔接的第一喷水部和循环水部，所述第一喷水部为一侧壁为弧形的筒体结构，筒体结构的小开口端与循环水部一端固定连接，筒体结构的大开口端的边缘向筒体内腔卷绕形成环形的水收集槽，筒体的侧壁内部开设有第一腔体；多个第一喷水嘴，其均匀分布在所述筒体结构的内侧壁上，且多个第一喷水嘴与第一腔体相连通；循环水部，其为由两个分别带有独立循环腔的半环形的循环分部件拼接构成，所述循环水部的内侧壁与所述过渡部的外侧壁紧密贴合；多个第二喷水嘴，其均匀设置在所述循环水部的朝向所述柄部的外侧壁上。
优选的是，所述步骤一中所述双耳部进行喷水降温的温度范围为低于150℃；所述过渡部循环水降温的温度范围为低于500℃。
优选的是，所述步骤四中开启降温装置的第二喷水部对柄部进行喷水降温至少15s。
优选的是，两个所述循环分部件的第一端相互枢接，两个所述循环分部件的第二端通过卡扣可启闭式拼接。
优选的是，所述独立循环腔内设置有多个循环管道，其与外接水箱相连通对过渡部进行循环水降温直至所述过渡部循环水降温的温度范围为低于500℃并保持至淬火加热结束。
优选的是，当需要对花键轴叉进行淬火时，打开两个所述循环分部件的所述卡扣，将花键轴叉的过渡部固定在所述循环水部内，使得花键轴叉水平放置。
优选的是，所述步骤一中所述双耳部进行喷水降温时，第一喷水嘴前端距离双耳部外表面的最大距离为20mm。
优选的是，还包括：
底座，其上端固定设置在一个所述循环分部件的外侧壁上。
优选的是，所述卡扣包括两个固定块，其分别设置在两个所述循环分部件的第二端的外侧壁上，且当两个所述循环分部件的第二端闭合时，两个固定块螺纹连接。
优选的是，还包括：
回收管，其上端贯穿至所述水收集槽内，另一端延伸至所述外接水箱内。
本发明至少包括以下有益效果：
将花键轴叉自双耳部向柄部分成三区域分别进行喷水降温1、循环水降温2和中频淬火加热3，其中，由于柄部的中频淬火加热区域的温度高达1000℃，如果直接对过渡部进行喷水降温，会使得大部分水变成蒸汽，回收利用十分不便，并且在喷水降温过程中会有部分水溅落到中频淬火加热区域，影响加热效果，有损花键轴叉的使用寿命，因此，提供专门用于辅助完成本申请淬火工艺的降温装置，包括首尾相互衔接的第一喷水部和循环水部，在温度较高的过渡部采用封闭的循环水系统对其进行降温处理，在温度相对更低且距离淬火区域更远的双耳部采用喷水降温，并且有循环水部的阻挡，第一喷水部内喷出的水不会随意溅落，并且还通过水收集槽将喷出的水进行循环利用，节约水资源；
当完成淬火加热后，花键轴叉的淬火加热层的硬度达到HRC48-52，再应用第二喷水部对柄部进行喷水降温，生产连续性好，有效提高生产效率；
另外，过渡部与柄部的连接处A设置为弧形过渡，减少由于尺寸突变产生的应力集中，有效避免了在此失效断裂故障的发生；
双圈工字型感应线圈完全包络住中频淬火加热区域，保证淬火均匀，满足淬火工艺要求；
多个循环管道中循环水流动速度决定着过渡部的温度范围，在实际生产中随生产的需要进行调节即可；
降温装置的循环水部不仅可以完成循环降温过程，还能通过固定过渡部将花键轴叉进行支撑固定，方便将柄部插入或者移出双圈工字型感应线圈；
综上所述，本发明工艺简单，通过合理的分区域冷却加热技术，能够有效避免在叉部的直径变换A处形成应力集中延长花键轴叉的使用寿命，适用于花键轴叉的大规模生产使用。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
图1为本发明所述的花键轴叉淬火工艺的工艺流程图；
图2为传统中频加热淬火工艺淬火部分的演示图；
图3为本发明所述的花键轴叉淬火工艺中分区降温和淬火加热的演示图；
图4为本发明所述的降温装置的剖视结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
如图1和图3所示，本发明提供一种花键轴叉淬火工艺，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、将花键轴叉自双耳部向柄部分成三区域分别进行喷水降温1、循环水降温2和中频淬火加热3，其中，所述花键轴叉包括双耳部、过渡部和柄部，所述过渡部的横切面直径大于柄部的横切面直径，且所述过渡部与所述柄部的连接处A设置为弧形过渡；
步骤二、首先开启降温装置的第一喷水部4和循环水部5，分别对双耳部进行喷水降温和对过渡部进行循环水降温；
步骤三、开启降温装置至少5s之后，开启中频感应加热机对柄部进行中频淬火加热至柄部的淬火加热层厚度为3-5mm后，停止加热并将柄部撤出感应加热机的双圈工字型感应线圈；以及
步骤四、开启降温装置的第二喷水部对柄部进行喷水降温；
如图4所示，其中，降温装置包括首尾相互衔接的第一喷水部和循环水部，所述第一喷水部为一侧壁为弧形的筒体结构，筒体结构的小开口端与循环水部一端固定连接，筒体结构的大开口端的边缘向筒体内腔卷绕形成环形的水收集槽10，筒体的侧壁内部开设有第一腔体6；多个第一喷水嘴7，其均匀分布在所述筒体结构的内侧壁上，且多个第一喷水嘴与第一腔体相连通；循环水部5，其为由两个分别带有独立循环腔8的半环形的循环分部件拼接构成，所述循环水部的内侧壁与所述过渡部的外侧壁紧密贴合；多个第二喷水嘴9，其均匀设置在所述循环水部的朝向所述柄部的外侧壁上。
在上述方案中，将花键轴叉自双耳部向柄部分成三区域分别进行喷水降温1、循环水降温2和中频淬火加热3，其中，由于柄部的中频淬火加热区域的温度高达1000℃，如果直接对过渡部进行喷水降温，会使得大部分水变成蒸汽，回收利用十分不便，并且在喷水降温过程中会有部分水溅落到中频淬火加热区域，影响加热效果，有损花键轴叉的使用寿命，因此，提供专门用于辅助完成本申请淬火工艺的降温装置，包括首尾相互衔接的第一喷水部和循环水部，在温度较高的过渡部采用封闭的循环水系统对其进行降温处理，在温度相对更低且距离淬火区域更远的双耳部采用喷水降温，并且有循环水部的阻挡，第一喷水部内喷出的水不会随意溅落，并且还通过水收集槽将喷出的水进行循环利用，节约水资源；
当完成淬火加热后，花键轴叉的淬火加热层的硬度达到HRC48-52，再应用第二喷水部对柄部进行喷水降温，生产连续性好，有效提高生产效率；
另外，过渡部与柄部的连接处A设置为弧形过渡，减少由于尺寸突变产生的应力集中，有效避免了在此失效断裂故障的发生；
双圈工字型感应线圈完全包络住中频淬火加热区域，保证淬火均匀，满足淬火工艺要求。
在一个优选方案中，所述步骤一中所述双耳部进行喷水降温的温度范围为低于150℃；所述过渡部循环水降温的温度范围为低于500℃。
在上述方案中，通过降温装置对过渡部和双耳部的温度控制在合理温度范围内。
在一个优选方案中，所述步骤四中开启降温装置的第二喷水部对柄部进行喷水降温至少15s。
在一个优选方案中，两个所述循环分部件的第一端相互枢接，两个所述循环分部件的第二端通过卡扣可启闭式拼接。
如图4所示，在一个优选方案中，所述独立循环腔内设置有多个循环管道11，其与外接水箱相连通对过渡部进行循环水降温直至所述过渡部循环水降温的温度范围为低于500℃并保持至淬火加热结束。
在上述方案中，多个循环管道中循环水流动速度决定着过渡部的温度范围，在实际生产中随生产的需要进行调节即可。在实际应用中多个第二喷水嘴，其均匀设置在所述循环水部的朝向所述柄部的外侧壁上且可以就近与循环管道连通。不用再额外安装供水管路。并且为了提高热交换效率，多个循环管道设置成横切面为方形，尽量使得循环管道的管壁与循环水部的内侧壁大面积贴合，或者设置多个细小直径的循环管道。
在一个优选方案中，当需要对花键轴叉进行淬火时，打开两个所述循环分部件的所述卡扣，将花键轴叉的过渡部固定在所述循环水部内，使得花键轴叉水平放置。
在上述方案中，降温装置的循环水部不仅可以完成循环降温过程，还能通过固定过渡部将花键轴叉进行支撑固定，方便将柄部插入或者移出双圈工字型感应线圈。
在一个优选方案中，所述步骤一中所述双耳部进行喷水降温时，第一喷水嘴前端距离双耳部外表面的最大距离为20mm。
在上述方案中，第一喷水嘴的前端距离双耳部外表面较近，有利于对双耳部迅速降温，且可尽量缩小第一喷水部的整体结构，有效回收和再利用水资源，避免浪费。
在一个优选方案中，还包括：
底座，其上端固定设置在一个所述循环分部件的外侧壁上。
在上述方案中，底座为降温装置提供支撑体，在实际生产中，底座上可以设置滑行机构与现有的中频淬火加热机进行配合使用。
在一个优选方案中，所述卡扣包括两个固定块，其分别设置在两个所述循环分部件的第二端的外侧壁上，且在两个所述循环分部件的第二端闭合时，两个固定块螺纹连接。
在上述方案中，为了实现简单的对两个所述循环分部件的第二端固定连接，两个固定块通过常用的螺纹连接方式进行固定，还可以将两个固定块的接触面设置两块磁性衬板。
在一个优选方案中，还包括：
回收管，其上端贯穿至所述水收集槽内，另一端延伸至所述外接水箱内。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (9)

1.一种花键轴叉淬火工艺，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、将花键轴叉自双耳部向柄部分成三区域分别进行喷水降温、循环水降温和中频淬火加热，其中，所述花键轴叉包括双耳部、过渡部和柄部，所述过渡部的横切面直径大于柄部的横切面直径，且所述过渡部与所述柄部的连接处设置为弧形过渡；所述步骤一中所述双耳部进行喷水降温的温度范围为低于150℃；所述过渡部循环水降温的温度范围为低于500℃；
步骤二、首先开启降温装置的第一喷水部和循环水部，分别对双耳部进行喷水降温和对过渡部进行循环水降温；
步骤三、开启降温装置至少5s之后，开启中频感应加热机对柄部进行中频淬火加热至柄部的淬火加热层厚度为3-5mm后，停止加热并将柄部撤出感应加热机的双圈工字型感应线圈；以及
步骤四、开启降温装置的第二喷水部对柄部进行喷水降温；
其中，降温装置包括首尾相互衔接的第一喷水部和循环水部，所述第一喷水部为一侧壁为弧形的筒体结构，筒体结构的小开口端与循环水部一端固定连接，筒体结构的大开口端的边缘向筒体内腔卷绕形成环形的水收集槽，筒体的侧壁内部开设有第一腔体；多个第一喷水嘴，其均匀分布在所述筒体结构的内侧壁上，且多个第一喷水嘴与所述第一腔体相连通；循环水部，其为由两个分别带有独立循环腔的半环形的循环分部件拼接构成，所述循环水部的内侧壁与所述过渡部的外侧壁紧密贴合；多个第二喷水嘴，其均匀设置在所述循环水部的朝向所述柄部的外侧壁上。
2.如权利要求1所述的花键轴叉淬火工艺，其特征在于，所述步骤四中开启降温装置的第二喷水部对柄部进行喷水降温至少15s。
3.如权利要求1所述的花键轴叉淬火工艺，其特征在于，两个所述循环分部件的第一端相互枢接，两个所述循环分部件的第二端通过卡扣可启闭式拼接。
4.如权利要求1所述的花键轴叉淬火工艺，其特征在于，所述独立循环腔内设置有多个循环管道，其与外接水箱相连通对过渡部进行循环水降温直至所述过渡部循环水降温的温度范围为低于500℃并保持至淬火加热结束。
5.如权利要求3所述的花键轴叉淬火工艺，其特征在于，当需要对花键轴叉进行淬火时，打开两个所述循环分部件的所述卡扣，将花键轴叉的过渡部固定在所述循环水部内，使得花键轴叉水平放置。
6.如权利要求1所述的花键轴叉淬火工艺，其特征在于，所述步骤一中所述双耳部进行喷水降温时，第一喷水嘴前端距离双耳部外表面的最大距离为20mm。
7.如权利要求1所述的花键轴叉淬火工艺，其特征在于，还包括：
底座，其上端固定设置在一个所述循环分部件的外侧壁上。
8.如权利要求3所述的花键轴叉淬火工艺，其特征在于，所述卡扣包括两个固定块，其分别设置在两个所述循环分部件的第二端的外侧壁上，且当两个所述循环分部件的第二端闭合时，两个固定块螺纹连接。
9.如权利要求4所述的花键轴叉淬火工艺，其特征在于，还包括：
回收管，其上端贯穿至所述水收集槽内，另一端延伸至所述外接水箱内。
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