CN107828941B - 一种盾构机转轴的花键轴头的热处理方法 - Google Patents

一种盾构机转轴的花键轴头的热处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种盾构机转轴的花键轴头的热处理方法，包括如下步骤：1）采用高频感应淬火设备对花键轴头淬火；2）采用聚合物淬火液喷液淬火；3）回火：以180‑260℃的温度保温1.5h‑4.5h，然后空冷。花键轴头热处理后齿根部有效淬硬层深度0.7mm，热处理后表面硬度在HRC50‑HRC55，平均值为HRC53，达到设计要求。

Description

一种盾构机转轴的花键轴头的热处理方法
技术领域
本发明涉及转轴热处理领域，尤其涉及一种盾构机转轴的花键轴头的热处理方法。
背景技术
盾构机转轴是应用于轨道交通基础设施建设领域的产品，主要用于挖掘地道设备的盾构机减速电机的传动件，一般转轴的设计长度为841mm-1600mm，采用空心轴装置降低重量，选择材料为40CrNiMoA，外径为φ95-φ155mm，端部的花键轴头的齿顶直径为φ94.4mm，齿根直径为φ88.4 mm，模数为3，齿数为30，花键高度41 mm，要求轮齿淬透，齿根部淬硬层深度为0.5-1.0mm，齿顶表面硬度为HRC50-55。该转轴表面结构复杂，同时感应淬火工艺影响因素大，从热处理工艺方法角度来讲，工艺难以达到技术要求。
发明内容
本发明目在于提供一种盾构机转轴的花键轴头热处理方法，从而解决上述问题，使其热处理后合格率达到95%以上。
为了实现上述目的，本发明公开了一种盾构机转轴的花键轴头的热处理方法，包括如下步骤：
1）将用于盾构机转轴定位的定位工装安装在感应淬火机床上；
2）将盾构机转轴吊装到感应淬火机床上，使盾构机转轴的花键轴头可旋转地套接在高频感应淬火设备的淬火感应器中；
3）对盾构机转轴的花键轴头进行淬火加热；
4）加热过程中连续采用聚合物淬火液喷液淬火冷却；
5）淬火完成后，进行回火处理。
进一步的，所述盾构机转轴为带中心孔的中空轴，其中心孔的两端均插接在所述定位工装上，所述定位工装上设置有与感应淬火机床的顶尖匹配的锥形沉孔，所述顶尖夹紧所述定位工装进而固定夹紧所述盾构机转轴。
进一步的，其特征在于，所述定位工装上位于所述锥形沉孔的两侧设置螺纹孔。
进一步的，在所述步骤3）中，所述花键轴头表面的加热温度为900-950℃。
进一步的，所述步骤5）中，回火处理以180-260℃的温度保温1.5h-4.5h，然后空冷。
进一步的，所述淬火感应器与花键轴头的外侧间隙为1-3mm。
进一步的，所述淬火感应器与花键轴头的外侧间隙为1.5-2.5mm。
进一步的，在所述步骤5）中，所述淬火感应器采用扫描式加热法对花键轴头进行加热：所述盾构机转轴相对所述淬火感应器旋转且上下运动，其旋转速度为1.0-2.0rad/s，上下运动速度为1.5-2.5mm/s。
进一步的，所述高频感应淬火设备的加热功率为100-200Kw，感应频率200KHz。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
花键轴头热处理后齿根部淬硬层深度0.5-1.0mm，热处理后表面硬度在HRC50-HRC55，平均值为HRC53，达到设计要求，同时，通过定位工装外表面呈锥状的结构与盾构机转轴的内孔配合，在兼顾盾构机转轴减重的情况下，可以实现盾构机转轴的旋转定位，同时也可以保证盾构机定位的工装不与淬火感应器干涉；其端面带中心孔及两个螺纹通孔，中心孔与设备自带的顶尖配合同时也便于后续的加工，定位工装上的螺纹孔便于固定吊装用的吊耳和拆卸定位工装。
下面将参照附图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是本发明优选实施例公开的盾构机转轴的热处理的示意图。
图2是本发明优选实施例公开的盾构机转轴的剖视示意图。
图3是本发明优选实施例公开的定位工装的剖视示意图。
图4是本发明优选实施例公开的淬火感应器的结构示意图。
图5是发明优选实施例公开的盾构机转轴的花键轴头的淬硬层深度图。
图例说明：
1、花键轴头；2、中心孔；3、外锥形面；4、锥形沉孔；5、螺纹孔；6、顶尖；7、淬火感应器。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
如图1-图5所示，本发明实施例公开了一种盾构机转轴的花键轴头的热处理方法，包括如下步骤：
1）将用于盾构机转轴定位的定位工装安装在感应淬火机床上。
2）将盾构机转轴吊装到感应淬火机床上，为了保证盾构机转轴的花键轴头1在淬火过程中能受热均匀，在本实施例中，盾构机转轴的花键轴头1可旋转地套接在高频感应淬火设备的淬火感应器7中，在具体操作时，盾构机转轴为带中心孔2的中空轴，其中心孔2的两端均插接在一定位工装上，其中，中心孔2的两端均为内锥形面，而定位工装的外缘则为可与其匹配的外锥形面3，通过内外锥形面即可对盾构机转轴定位，而定位工装上设置有与感应淬火机床的顶尖6匹配的锥形沉孔4，顶尖6夹紧定位工装进而固定夹紧盾构机转轴，通过感应淬火机床驱动顶尖6旋转，进而带动盾构机转轴旋转，从而实现花键轴头1的旋转均匀加热（旋转加热避免淬火感应器7的空缺处不能加热的问题），同时，定位工装上位于锥形沉孔4的两侧设置螺纹孔5，从而便于固定吊耳和拆卸定位工装。
3）对盾构机转轴的花键轴头1进行淬火加热，其中，高频感应淬火设备的加热功率为150Kw，感应频率200KHz，同时在加热过程中确保花键轴头1表面的加热温度为920℃。
4）加热过程中连续采用聚合物淬火液喷液淬火冷却。
5）淬火完成后，进行回火处理，在回火的过程中，回火处理以220℃的温度保温3h，然后空冷。
在本实施例中，步骤5）中，在本实施例中，淬火感应器7与花键轴头1的外侧间隙为1-3mm，优选淬火感应器7与花键轴头1的外侧间隙为2mm。
在本实施例中，在步骤5）中，淬火感应器7采用扫描式加热法对花键轴头1进行加热，盾构机转轴相对淬火感应器7旋转且上下运动，其旋转速度为1.5rad/s，上下运动速度为2mm/s（通过感应淬火机床驱动顶尖6上下运动）。
热处理后，经过维氏硬度计检测如图5所示， CHD 512HV1（与HRC50相对应）测定的有效淬硬层深度为3.7 mm，即从齿顶（靠近0mm处）向心部采用维氏硬度测定淬硬层深度为3.7mm。由于齿高3mm，即得到齿根部淬硬层0.7mm，满足工艺技术要求。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种盾构机转轴的花键轴头的热处理方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)将用于盾构机转轴定位的定位工装安装在感应淬火机床上；
2)将盾构机转轴吊装到感应淬火机床上，使盾构机转轴的花键轴头可旋转地套接在高频感应淬火设备的淬火感应器中；
3)对盾构机转轴的花键轴头进行淬火加热；
4)加热过程中连续采用聚合物淬火液喷液淬火冷却；
5)淬火完成后，进行回火处理；
所述盾构机转轴为带中心孔的中空轴，其中心孔的两端均插接在所述定位工装上，所述定位工装上设置有与感应淬火机床的顶尖匹配的锥形沉孔，所述顶尖夹紧所述定位工装进而固定夹紧所述盾构机转轴，所述中心孔的两端均为内锥形面，所述定位工装的外缘则为可与其匹配的外锥形面，所述定位工装上位于所述锥形沉孔的两侧设置螺纹孔，在所述步骤3)中，所述花键轴头表面的加热温度为900-950℃，所述步骤5)中，回火处理以180-260℃的温度保温1.5h-4.5h，然后空冷，在所述步骤3)中，所述淬火感应器采用扫描式加热法对花键轴头进行加热，所述盾构机转轴相对所述淬火感应器旋转且上下运动，其旋转速度为1.0-2.0rad/s，上下运动速度为1.5-2.5mm/s，所述高频感应淬火设备的加热功率为100-200Kw，感应频率200KHz。
2.根据权利要求1所述的盾构机转轴的花键轴头的热处理方法，其特征在于，所述淬火感应器与花键轴头的外侧间隙为1-3mm。
3.根据权利要求2所述的盾构机转轴的花键轴头的热处理方法，其特征在于，所述淬火感应器与花键轴头的外侧间隙为1.5-2.5mm。
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