CN109055702A - 一种具有良好冲击韧性的车床主轴 - Google Patents

一种具有良好冲击韧性的车床主轴 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种具有良好冲击韧性的车床主轴，涉及机床配件技术领域，包括以下步骤：（1）预处理；（2）改性处理；（3）强化处理；本发明通过大量的试验研究，对比车床主轴进行相应处理，能够显著的提高了车床主轴的综合性能，尤其是车床主轴的冲击韧性得到显著的提高。

Description

一种具有良好冲击韧性的车床主轴
技术领域
本发明属于机床配件技术领域，具体涉及一种具有良好冲击韧性的车床主轴。
背景技术
车床主轴指的是机床上带动工件或刀具旋转的轴。通常由主轴、轴承和传动件（齿轮或带轮）等组成主轴部件。在机器中主要用来支撑传动零件如齿轮、带轮，传递运动及扭矩，如车床主轴。
随着数控技术的快速发展，“复合、高速、智能、精密、环保”已成为当今机床工业技术发展的主要趋势。其中，高速加工可以有效地提高车床的加工效率、缩短工件的加工周期。这就要求车床主轴的性能需要进一步提高，然而现有的车床主轴的冲击韧性一般，长时间工作后，易断裂，导致无法继续工作，同时还可能存在安全隐患。
发明内容
本发明的目的是针对现有的问题，提供了一种具有良好冲击韧性的车床主轴。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种具有良好冲击韧性的车床主轴，包括以下步骤：
（1）预处理：
将车床主轴经过清洗干燥后，再放入等离子设备中，抽至真空，加热至325-345℃，保温35-40min，然后持续向等离子设备中通入氮气、氢气，维持内部压力为0.2MPa，开启高频电源，处理40-42min，然后自然冷却至室温；
（2）改性处理：
对上述处理后的车床主轴添加到电阻炉中，以10℃/s放入速率升温至980-990℃，保温55-58min，再添加到改性剂中，冷却至室温，超声波处理15min，然后取出，复热至225-230℃，保温2小时，然后再添加到改性剂中，冷却至室温，采用清水清洗，烘干至恒重，即可；所述改性剂按重量份计由以下成分制成：尼泊金乙酯3-5、羊毛醇聚氧乙烯醚5-7、硼酸钠2-4、异丙醇18-22、海藻酸钠2-3、N-甲基吡咯烷酮2-6、磷酸二氢钠5-7、苯丙三氮唑1-2、2-乙基咪唑1-2、水100-105；
（3）强化处理：
将上述改性后的车床主轴放入等离子设备中，抽至真空，加热至365-375℃，保温45-50min，然后持续向等离子设备中通入氮气、氢气和氩气，维持内部压力为0.25MPa，开启高频电源，处理55-58min，然后取出，自然冷却至室温，即可。
进一步的，步骤（1）中所述抽至真空为抽至真空度为0.05MPPa的真空。
进一步的，步骤（1）中所述的氮气、氢气通入流量分别为氮气720mL/min，氢气280mL/min。
进一步的，步骤（2）中所述超声波频率为40kHz，功率为1000W。
进一步的，步骤（3）中所述抽至真空为抽至真空度为0.01MPa的真空。
进一步的，步骤（3）中所述氮气、氢气和氩气通入流量分别为氮气800mL/min，氢气350mL/min，氩气120 mL/min。
有益效果：本发明通过大量的试验研究，对比车床主轴进行相应处理，能够显著的提高了车床主轴的综合性能，尤其是车床主轴的冲击韧性得到显著的提高，从而降低了车床主轴断裂可能性，有效的提高了车床主轴的稳定性和实用寿命，本发明通过羊毛醇聚氧乙烯醚的使用有效增强了改性剂对车床主轴表面的湿润性能，从而有效的促进了改性剂活性成分对车床主轴表面进行渗透，同时，能够对于有效的促进车床表面组织的急冷情况下，组织韧性得到有效的提高，并且有效避免了车床主轴时因温度下降较快而产生淬裂的现象，添加的硼酸钠、异丙醇、海藻酸钠，能有效的提升整个机床主轴表面与内部部位的热量交换，使得机床主轴在冷却收缩过程中表面组织更加致密，耐磨性得到明显的提高，在对机床主轴进行改性剂处理时，对应施加了超声波，此时正是马氏体转变区间，机床主轴内部的应力也较大，同时改性剂能够吸收大量的热烈，有效的提高了机床主轴的淬透性，此时施加的超声波不仅能降低机床主轴内部的应力，同时保证机床主轴最大化降温速度的同时，又有效避免了其发生畸变和开裂的现象发生，在各步骤的共同配合作用下，本发明有效降低机床主轴畸变和开裂的现象发生，产品合格率高达99.8%以上，综合性能得到显著的提高。
具体实施方式
实施例1
一种具有良好冲击韧性的车床主轴，包括以下步骤：
（1）预处理：
将车床主轴经过清洗干燥后，再放入等离子设备中，抽至真空，加热至325℃，保温35min，然后持续向等离子设备中通入氮气、氢气，维持内部压力为0.2MPa，开启高频电源，处理40min，然后自然冷却至室温；
（2）改性处理：
对上述处理后的车床主轴添加到电阻炉中，以10℃/s放入速率升温至980℃，保温55min，再添加到改性剂中，冷却至室温，超声波处理15min，然后取出，复热至225℃，保温2小时，然后再添加到改性剂中，冷却至室温，采用清水清洗，烘干至恒重，即可；所述改性剂按重量份计由以下成分制成：尼泊金乙酯3、羊毛醇聚氧乙烯醚5、硼酸钠2、异丙醇18、海藻酸钠2、N-甲基吡咯烷酮2、磷酸二氢钠5、苯丙三氮唑1、2-乙基咪唑1、水100；
（3）强化处理：
将上述改性后的车床主轴放入等离子设备中，抽至真空，加热至365℃，保温45min，然后持续向等离子设备中通入氮气、氢气和氩气，维持内部压力为0.25MPa，开启高频电源，处理55min，然后取出，自然冷却至室温，即可。
进一步的，步骤（1）中所述抽至真空为抽至真空度为0.05MPPa的真空。
进一步的，步骤（1）中所述的氮气、氢气通入流量分别为氮气720mL/min，氢气280mL/min。
进一步的，步骤（2）中所述超声波频率为40kHz，功率为1000W。
进一步的，步骤（3）中所述抽至真空为抽至真空度为0.01MPa的真空。
进一步的，步骤（3）中所述氮气、氢气和氩气通入流量分别为氮气800mL/min，氢气350mL/min，氩气120 mL/min。
实施例2
一种具有良好冲击韧性的车床主轴，包括以下步骤：
（1）预处理：
将车床主轴经过清洗干燥后，再放入等离子设备中，抽至真空，加热至345℃，保温40min，然后持续向等离子设备中通入氮气、氢气，维持内部压力为0.2MPa，开启高频电源，处理42min，然后自然冷却至室温；
（2）改性处理：
对上述处理后的车床主轴添加到电阻炉中，以10℃/s放入速率升温至990℃，保温58min，再添加到改性剂中，冷却至室温，超声波处理15min，然后取出，复热至230℃，保温2小时，然后再添加到改性剂中，冷却至室温，采用清水清洗，烘干至恒重，即可；所述改性剂按重量份计由以下成分制成：尼泊金乙酯5、羊毛醇聚氧乙烯醚7、硼酸钠4、异丙醇22、海藻酸钠3、N-甲基吡咯烷酮6、磷酸二氢钠7、苯丙三氮唑2、2-乙基咪唑2、水105；
（3）强化处理：
将上述改性后的车床主轴放入等离子设备中，抽至真空，加热至375℃，保温50min，然后持续向等离子设备中通入氮气、氢气和氩气，维持内部压力为0.25MPa，开启高频电源，处理58min，然后取出，自然冷却至室温，即可。
进一步的，步骤（1）中所述抽至真空为抽至真空度为0.05MPPa的真空。
进一步的，步骤（1）中所述的氮气、氢气通入流量分别为氮气720mL/min，氢气280mL/min。
进一步的，步骤（2）中所述超声波频率为40kHz，功率为1000W。
进一步的，步骤（3）中所述抽至真空为抽至真空度为0.01MPa的真空。
进一步的，步骤（3）中所述氮气、氢气和氩气通入流量分别为氮气800mL/min，氢气350mL/min，氩气120 mL/min。
实施例3
一种具有良好冲击韧性的车床主轴，包括以下步骤：
（1）预处理：
将车床主轴经过清洗干燥后，再放入等离子设备中，抽至真空，加热至335℃，保温38min，然后持续向等离子设备中通入氮气、氢气，维持内部压力为0.2MPa，开启高频电源，处理41min，然后自然冷却至室温；
（2）改性处理：
对上述处理后的车床主轴添加到电阻炉中，以10℃/s放入速率升温至985℃，保温56min，再添加到改性剂中，冷却至室温，超声波处理15min，然后取出，复热至228℃，保温2小时，然后再添加到改性剂中，冷却至室温，采用清水清洗，烘干至恒重，即可；所述改性剂按重量份计由以下成分制成：尼泊金乙酯4、羊毛醇聚氧乙烯醚6、硼酸钠3、异丙醇19、海藻酸钠2.5、N-甲基吡咯烷酮4、磷酸二氢钠6、苯丙三氮唑1.5、2-乙基咪唑1.5、水102；
（3）强化处理：
将上述改性后的车床主轴放入等离子设备中，抽至真空，加热至370℃，保温49min，然后持续向等离子设备中通入氮气、氢气和氩气，维持内部压力为0.25MPa，开启高频电源，处理56min，然后取出，自然冷却至室温，即可。
进一步的，步骤（1）中所述抽至真空为抽至真空度为0.05MPPa的真空。
进一步的，步骤（1）中所述的氮气、氢气通入流量分别为氮气720mL/min，氢气280mL/min。
进一步的，步骤（2）中所述超声波频率为40kHz，功率为1000W。
进一步的，步骤（3）中所述抽至真空为抽至真空度为0.01MPa的真空。
进一步的，步骤（3）中所述氮气、氢气和氩气通入流量分别为氮气800mL/min，氢气350mL/min，氩气120 mL/min。
对比例1：与实施例1区别仅在于不经过步骤（1）处理。
对比例2：与实施例1区别仅在于将步骤（2）中改性剂替换为水。
对照组：申请号：201410648943.5记载方法对车床主轴进行处理。
对实施例与对比例、对照组车床主轴（材料45钢）进行试验，对比：
试验按照 ASTM A370－16 标准完成，试样尺寸为 φ10mm×55mm；试验温度为-40℃；
表1
冲击吸收功/J
实施例1 85
实施例2 81
实施例3 88
对比例1 65
对比例2 43
对比例3 40
未处理车床主轴 25
由表1可以看出，本发明处理后的车床主轴的冲击韧性得到显著的提高。

Claims (6)

1.一种具有良好冲击韧性的车床主轴，其特征在于，包括以下步骤：
（1）预处理：
将车床主轴经过清洗干燥后，再放入等离子设备中，抽至真空，加热至325-345℃，保温35-40min，然后持续向等离子设备中通入氮气、氢气，维持内部压力为0.2MPa，开启高频电源，处理40-42min，然后自然冷却至室温；
（2）改性处理：
对上述处理后的车床主轴添加到电阻炉中，以10℃/s放入速率升温至980-990℃，保温55-58min，再添加到改性剂中，冷却至室温，超声波处理15min，然后取出，复热至225-230℃，保温2小时，然后再添加到改性剂中，冷却至室温，采用清水清洗，烘干至恒重，即可；所述改性剂按重量份计由以下成分制成：尼泊金乙酯3-5、羊毛醇聚氧乙烯醚5-7、硼酸钠2-4、异丙醇18-22、海藻酸钠2-3、N-甲基吡咯烷酮2-6、磷酸二氢钠5-7、苯丙三氮唑1-2、2-乙基咪唑1-2、水100-105；
（3）强化处理：
将上述改性后的车床主轴放入等离子设备中，抽至真空，加热至365-375℃，保温45-50min，然后持续向等离子设备中通入氮气、氢气和氩气，维持内部压力为0.25MPa，开启高频电源，处理55-58min，然后取出，自然冷却至室温，即可。
2.如权利要求1所述的一种具有良好冲击韧性的车床主轴，其特征在于，步骤（1）中所述抽至真空为抽至真空度为0.05MPPa的真空。
3.如权利要求1所述的一种具有良好冲击韧性的车床主轴，其特征在于，步骤（1）中所述的氮气、氢气通入流量分别为氮气720mL/min，氢气280mL/min。
4.如权利要求1所述的一种具有良好冲击韧性的车床主轴，其特征在于，步骤（2）中所述超声波频率为40kHz，功率为1000W。
5.如权利要求1所述的一种具有良好冲击韧性的车床主轴，其特征在于，步骤（3）中所述抽至真空为抽至真空度为0.01MPa的真空。
6.如权利要求1所述的一种具有良好冲击韧性的车床主轴，其特征在于，步骤（3）中所述氮气、氢气和氩气通入流量分别为氮气800mL/min，氢气350mL/min，氩气120 mL/min。
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