CN111304412B - 一种充放气轴头的感应淬火工艺 - Google Patents

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Abstract

本申请提供一种充放气轴头的感应淬火工艺，涉及感应淬火区域有孔的工件的感应淬火技术领域。本申请通过在充放气孔内放入与气孔直径相似的合适铜丝，利用铜这一介质良好的导热性能，使淬火时表面的温度大致均匀，保证感应淬火时温度的一致性，减小热应力，降低感应淬火裂纹的产生概率。本申请中铜的高传导热的特性，巧妙首次实现该种产品的感应淬火工艺开发，轻而易举解决产生淬裂这一难题，形成并总结一套成熟完善的特殊工件的感应热处理的工艺，在行业中加以推广应用。

Description

一种充放气轴头的感应淬火工艺
技术领域
本申请涉及感应淬火区域有孔的工件的感应淬火技术领域，具体涉及一种充放气轴头的感应淬火工艺。
背景技术
在感应淬火领域尤其是汽车制造行业，汽车的车桥零部件加工工艺未发生较大变化，依然采用普通感应淬火，如：超高频、高频、超音频、中频、工频5类。但遇到有异形或者有中孔的特殊工件时，便无法有效实现感应淬火。
MCP16桥中央充放气轴头因有放气孔设计，且产品的不对称性，以及产品尺寸大，因为这个特殊结构的存在，导致工件表面在感应淬火过程中温度不均匀，最终导致工件在感应淬火时容易出现淬火裂纹，进而使工件报废。
申请内容
针对现有技术中存在的问题，本申请提供一种充放气轴头的感应淬火工艺，以达到使淬火时表面的温度大致均匀，保证感应淬火时温度的一致性，减小热应力，降低感应淬火裂纹的产生概率的有益效果。
本申请提供一种充放气轴头的感应淬火工艺，包括以下步骤：
步骤一，在充放气轴头的放气孔中插入与放气孔的直径相适应的铜丝，将放气孔的孔径进行封堵；
步骤二，在加工机床上安装汇流排、自喷水式感应器和上下定位盘，将充放气轴头固定在下定位盘上，移动上定位盘，将工件固定好；
步骤三，根据感应加热部位设定好加热的起始位置和终止位置；
步骤四，根据层深要求调整超音频感应淬火设备的程序，备料，按超音频感应淬火设备上的启动按钮，工件上升到加热位置，对工件进行加热；
步骤五，φ108轴颈处的感应淬火，采用连续加热，工件下降速度为60mm/min，逆变工作电压为30V，逆变工作频率为30KHZ，直流电压为315V，直流电流为300A；加热的同时，采用冷却水进行自喷水冷却；
步骤六，φ105轴颈处的感应淬火，采用连续加热，工件下降速度为55mm/min，逆变工作电压为30V，逆变工作频率为30KHZ，直流电压为315V，直流电流为300A；加热的同时，采用冷却水进行自喷水冷却；
步骤七，充放气轴头工件通过自身余热回火。
进一步的，所述超音频感应淬火设备采用160KW超音频感应加热器。
进一步的，所述超音频感应淬火设备上设有自喷水孔，超音频感应淬火设备上加热与喷水一体设置。
进一步的，所述充放气轴头的材料采用42CrMoH。
进一步的，所述充放气轴头的感应淬火区域层深为1.2-3.0mm。
进一步的，所述充放气轴头的表面硬度为HRC58-63。
进一步的，所述喷水冷却时间控制在5-10s内。
进一步，所述冷却水的喷射压力是50MPa。
进一步的，所述下定位盘通过四号莫氏锥与加工机床的下部连接，上定位盘与加工机床的上顶针尖固定连接，工件固定在上下定位盘之间。
进一步的，所述起始位置设置在低于工件感应淬火位置下4mm处；所述终止位置设置在感应要求曲线部位以上4mm处。
本申请的有益效果在于：本申请提供的充放气轴头的感应淬火工艺，本申请通过在充放气孔内放入与气孔直径相似的合适铜丝，利用铜这一介质良好的导热性能，使淬火时表面的温度大致均匀，保证感应淬火时温度的一致性，减小热应力，降低感应淬火裂纹的产生概率。利用铜的高传导热的特性，巧妙首次实现该种产品的感应淬火工艺开发，轻而易举解决产生淬裂这一难题，形成并总结一套成熟完善的特殊工件的感应热处理的工艺，在行业中加以推广应用。本申请加工工艺简单、巧妙、技术先进、实用性强、易实现等有益效果。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请一个实施例中充放气轴头的结构示意图。
图2是本申请一个实施例中定位工装的结构示意图。
图3是本申请一个实施例中感应淬火层深度和曲线分布的示意图。
图4是本申请一个实施例中变径处的淬硬层曲线示意图。
图中，1、充放气轴头，2、四号莫氏锥，3、上顶针尖，4、感应圈。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。
下面对本申请中出现的关键术语进行解释。
本申请提供的充放气轴头的感应淬火工艺，包括以下步骤：
步骤一，在充放气轴头1的放气孔中插入与放气孔的直径相适应的铜丝，将放气孔的孔径进行封堵；本实施例中，充放气轴头1的材料选择42CrMoH，本步骤是淬火工艺的关键步骤，由于采用水淬火，通过在充放气孔内放入与气孔直径相似的合适铜丝，利用铜这一介质良好的导热性能，使淬火时表面的温度大致均匀，保证感应淬火时温度的一致性，减小热应力，避免充放气孔处管壁最薄的地方产生应力集中，从而导致应力集中处产生淬火裂纹，降低感应淬火裂纹的产生概率。
步骤二，在加工机床上安装汇流排、自喷水式感应器4和上下定位盘，将充放气轴头1固定在下定位盘上，移动上定位盘，将工件固定好；。
具体的，所述下定位盘通过四号莫氏锥2与加工机床的下部连接，上定位盘与加工机床的上顶针尖3固定连接，工件固定在上下定位盘之间。
步骤三，根据感应加热部位设定好加热的起始位置和终止位置；
步骤四，根据层深要求调整超音频感应淬火设备的程序，备料，按超音频感应淬火设备上的启动按钮，工件上升到加热位置，对工件进行加热；本实施例中，感应淬火区域层深要求为1.2-3.0mm，表面硬度要求为HRC58-63。
根据交变电流的频率高低，可将感应加热热处理分为超高频、高频、超音频、中频、工频5类。由于感应淬火区域层深要求为1.2-3.0mm，所以本实施例中所述的热处理要求是采用选择为160KW超音频感应淬火设备。
步骤五，φ108轴颈处的感应淬火，采用连续加热，工件下降速度为60mm/min，逆变工作电压为30V，逆变工作频率为30KHZ，直流电压为315V，直流电流为300A；所述超音频感应淬火设备上设有自喷水孔，超音频感应淬火设备上加热与喷水一体设置。加热的同时，采用冷却水进行自喷水冷却；所述喷水冷却时间控制在5-10s内，所述冷却水的喷射压力是50MPa。
步骤六，φ105轴颈处的感应淬火，采用连续加热，工件下降速度为55mm/min，逆变工作电压为30V，逆变工作频率为30KHZ，直流电压为315V，直流电流为300A；加热的同时，采用冷却水进行自喷水冷却；所述喷水冷却时间控制在5-10s内，所述冷却水的喷射压力是50MPa。
感应加热分为定点加热和连续加热两种，由于感应淬火区域长度比感应器长度要长，因此需要采用连续加热工艺，保证感应淬火区域达到图纸要求；考虑到工件材料及工件厚度尺寸采用冷却介质为水，从而保证它的表面硬度。
步骤七，充放气轴头工件通过自身余热回火。
在淬火工艺过程中，保证管壁温度与热量的均匀性是这一工艺开发的关键。经过多次实验，该轴头感应淬火时最大的问题是淬火裂纹，分析产生裂纹的原因，该轴头管壁有充放气孔的设计，在感应淬火时容易受热不均，喷水冷却时组织转变，产生应力集中，在最薄弱的地方应力释放，因此在充放气孔处管壁最薄的地方产生应力裂纹，本申请采用的方式是在充放气孔内放入与气孔直径相似的合适铜丝，利用铜这一介质良好的导热性能，使淬火时表面的温度大致均匀，保证感应淬火时温度的一致性，减小热应力，降低感应淬火裂纹的产生概率；实际生产中我们直接用铜焊条代替铜丝，能满足尺寸类似，功能相同的作用。
该工件感应淬火时还有一个难点在于调整台阶处的下降速率，使变径处的淬硬层曲线连贯、平整，保证层深的一致性，该程序的设定要通过剖检改善，通过剖检感应淬火台阶区域的硬化层深度，调整程序中的转速和下降速率。分为两个阶段进行此轴头的感应淬火，一个是φ105轴颈处的感应淬火，一个是φ108处轴颈处的感应淬火，两部分均用连续加热方式，但由于两处轴颈不一致，为保证层深均匀一致，因此两处采用的上升速度不同，第一阶段用的速度为60mm/min,第二阶段由于轴颈现对较大，选用速度为55mm/min，进而保证两处轴颈层深相同。
淬火工艺结束后，经探伤工序后，无裂纹产生。剖检感应淬火区域，得到的剖检块满足层深1.2-3.0mm的要求，实际值为2.1mm,表面硬度满足图纸要求HRC58-63,实际表面硬度为HRC60。
尽管通过参考附图并结合优选实施例的方式对本申请进行了详细描述，但本申请并不限于此。在不脱离本申请的精神和实质的前提下，本领域普通技术人员可以对本申请的实施例进行各种等效的修改或替换，而这些修改或替换都应在本申请的涵盖范围内/任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种充放气轴头的感应淬火工艺，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，在充放气轴头的放气孔中插入与放气孔的直径相适应的铜丝，将放气孔的孔径进行封堵；
步骤二，在加工机床上安装汇流排、自喷水式感应器和上下定位盘，将充放气轴头固定在下定位盘上，移动上定位盘，将工件固定好；
步骤三，根据感应加热部位设定好加热的起始位置和终止位置；
步骤四，根据层深要求调整超音频感应淬火设备的程序，备料，按超音频感应淬火设备上的启动按钮，工件上升到加热位置，对工件进行加热；
步骤五，φ108轴颈处的感应淬火，采用连续加热，工件下降速度为60mm/min，逆变工作电压为30V，逆变工作频率为30kHz ，直流电压为315V，直流电流为300A；加热的同时，采用冷却水进行自喷水冷却；
步骤六，φ105轴颈处的感应淬火，采用连续加热，工件下降速度为55mm/min，逆变工作电压为30V，逆变工作频率为30kHz ，直流电压为315V，直流电流为300A；加热的同时，采用冷却水进行自喷水冷却；
步骤七，充放气轴头工件通过自身余热回火。
2.根据权利要求1所述的充放气轴头的感应淬火工艺，其特征在于：所述超音频感应淬火设备采用160kW 超音频感应加热器。
3.根据权利要求1所述的充放气轴头的感应淬火工艺，其特征在于：所述超音频感应淬火设备上设有自喷水孔，超音频感应淬火设备上加热与喷水一体设置。
4.根据权利要求1所述的充放气轴头的感应淬火工艺，其特征在于：所述充放气轴头的材料采用42CrMoH。
5.根据权利要求1所述的充放气轴头的感应淬火工艺，其特征在于：所述充放气轴头的感应淬火区域层深为1.2-3.0mm。
6.根据权利要求1所述的充放气轴头的感应淬火工艺，其特征在于：所述充放气轴头的表面硬度为HRC58-63。
7.根据权利要求1所述的充放气轴头的感应淬火工艺，其特征在于：所述喷水冷却时间控制在5-10s内。
8.根据权利要求1所述的充放气轴头的感应淬火工艺，其特征在于：所述冷却水的喷射压力是50MPa。
9.根据权利要求1所述的充放气轴头的感应淬火工艺，其特征在于：所述下定位盘通过四号莫氏锥与加工机床的下部连接，上定位盘与加工机床的上顶针尖固定连接，工件固定在上下定位盘之间。
10.根据权利要求1所述的充放气轴头的感应淬火工艺，其特征在于：所述起始位置设置在低于工件感应淬火位置下4mm处；所述终止位置设置在感应要求曲线部位以上4mm处。
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