CN111961974B - 一种开铁口机钎尾轴的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于机械加工领域,具体涉及一种开铁口机钎尾轴的制备方法。本发明的技术方案如下:一种开铁口机钎尾轴的制备方法,所用材料成分按质量百分比计:C:0.20~0.25、Si:0.12~0.25、Mn:0.50~0.90、Cr:0.90~1.50、Ni:2.30~3.50、Mo:0.22~0.36、La:0.30~0.55、其余为Fe;制备工序如下:浇铸坯料、锻造坯料、去应力退火、机械加工、渗碳、淬火、低温回火、校直、时效处理、抛丸、精磨。本发明提供的开铁口机钎尾轴的制备方法,制得的零件具有高的冲击接触疲劳抗力和抗弯曲疲劳强度,能够满足德国TMT开铁口机的工作条件与性能要求。
Description
技术领域
本发明属于机械加工领域,具体涉及一种开铁口机钎尾轴的制备方法。
背景技术
国内钢铁厂高炉大都引进了德国TMT公司生产的成套全液压开铁口机,该设备性能先进,具有功率大、钻速快、操作灵活方便等特点,大大提高了高炉生产效率。
关键零部件钎尾轴是德国TMT开铁口机的易损件之一,是螺纹连接凿岩钎具的重要组成部分,在工作时直接承受开铁口机高频冲击和强力扭转,并且将开铁口机活塞运动的冲击功从钎尾轴尾端传递到钎杆和钎头,进行凿岩作业,同时在开铁口机转动套的带动下传递扭矩,使整个钎具的系统转动。需要承受冲击频率为1765次/min,转速为280-315r/min,承受扭矩为480-960Nm,承受振打压力为120-200bar。
由于工作环境恶劣和承受载荷复杂,钎尾轴长时间在交变载荷作用下产生扭曲变形和疲劳折断,从国外单件进口钎尾轴配件,价格昂贵、交货期长、增加维修成本,国内找不到同类型产品,造成设备停机,严重制约高炉正常生产。
发明内容
本发明提供一种开铁口机钎尾轴的制备方法,制得的零件具有高的冲击接触疲劳抗力和抗弯曲疲劳强度,能够满足德国TMT开铁口机的工作条件与性能要求。
本发明的技术方案如下:
一种开铁口机钎尾轴的制备方法,所用材料成分按质量百分比计:C:0.20~0.25、Si:0.12~0.25、Mn:0.50~0.90、Cr:0.90~1.50、Ni:2.30~3.50、Mo:0.22~0.36、La:0.30~0.55、其余为Fe;制备工序如下:浇铸坯料、锻造坯料、去应力退火、机械加工、渗碳、淬火、低温回火、校直、时效处理、抛丸、精磨。
进一步地,所述的开铁口机钎尾轴的制备方法,具体步骤如下:
(1)浇铸坯料:按材料成分质量百分比制做坯料;
(2)锻造坯料:始锻温度为1150-1250℃、终锻温度为800-850℃,锻造过程中只允许拔长,确保流线合理分布,严禁镦粗;
(3)去应力退火:在RX3-60-9箱式电阻炉中,加热温度860-890℃,保温透烧后,随炉冷却到约100℃出炉空冷;
(4)机械加工:
①平端面:粗加工左、右端面,两端面见光即可停止,保证两端面的之间长度尺寸为1560±0.3mm;
②孔加工:利用深孔钻机床首先加工孔Φ20×1560mm,钻透后,夹具不动,右端扩孔Φ39.8×210mm,然后改用铰刀继续铰孔Φ40×200mm,铰孔表面粗糙度为0.8-0.4μm,两孔同轴度公差◎Φ0.025mm;
③车右端外圆柱面:铰孔结束后,夹具不动,改用车刀继续车外圆柱面Φ100×63mm和Φ80×250mm,过渡倒角为5×10mm;
④花键加工:以孔Φ20×1560mm中心线为基准,利用自制非标准成型铣刀,在花键铣床上加工矩形非标准花键:8×61f7×80a11×12d10;
⑤车左端外圆柱面:花键加工结束后,调转方向,以孔Φ20×1560mm中心线为基准,依次加工退刀槽、过渡轴肩R3mm、定位轴肩R5mm;
⑥车螺纹:在两个退刀槽之间车螺纹,大径63×螺距15.5,为左旋圆弧非标准螺纹;
(5)渗碳:采用井式渗碳炉,渗碳剂选用甲醇+煤油,加热到900-950℃,渗碳的总时间为6.5h,其中排气阶段1h,强滲阶段2h,扩散阶段1.5h,保温阶段2h;
(6)淬火:采用75kW盐浴炉,盐浴加热温度870±10℃,保温时间25min,等温在270℃的硝烟糟中进行,等温时间60min,获得下贝氏体组织;
(7)低温回火:钎尾轴回火温度为200℃,时间为2h,组织为回火马氏体和贝氏体,贝氏体含量为3-4.5%;抗拉强度为900-1000MPa,屈服强度为700-800MPa,延伸率为10-12%,硬度为58-64HRC;
(8)校直:钎尾轴采用压力机进行冷校直;
(9)时效处理:把零件重新加热到100-150℃,保持5-20小时,以消除残余应力,稳定内部组织和尺寸;
(10)抛丸:采用抛丸机将钢砂高速抛落冲击在零件表面,提高零件疲劳断裂抗力,防止疲劳失效,塑性变形与脆断,提高疲劳寿命;
(11)精磨:在外圆磨床上磨去淬火余量,保证零件面形精度、尺寸精度和表面粗糙度。
本发明的有益效果为:
1、本发明的所用材料中包含La,其与C结合后分布在晶粒间,起到细化晶粒、强化机械性能的作用。
2、利用特殊热处理方式,获得内部组织为回火马氏体和贝氏体,贝氏体能够材料提高屈服强度,回火马氏体能够保证钢的高强度。
3、制得的零件能满足下列要求:承受冲击频率为1765次/min,转速为280-315r/min,承受扭矩为480-960Nm,承受振打压力为120-200bar。
附图说明
图1为钎尾轴的金相组织图;
图2为钎尾轴机加工艺图;
图3为渗碳工艺曲线示意图;
图4为等温淬火及低温回火工艺曲线示意图。
具体实施方式
一种开铁口机钎尾轴的制备方法,所用材料成分按质量百分比计:C:0.20~0.25、Si:0.12~0.25、Mn:0.50~0.90、Cr:0.90~1.50、Ni:2.30~3.50、Mo:0.22~0.36、La:0.30~0.55、其余为Fe;制备工序具体步骤如下:
(1)浇铸坯料:按材料成分质量百分比制做坯料;
(2)锻造坯料:始锻温度为1150-1250℃、终锻温度为800-850℃,锻造过程中只允许拔长,确保流线合理分布;严禁镦粗,防止晶粒破碎,成分偏析及夹杂等热加工缺陷;
(3)去应力退火:在RX3-60-9箱式电阻炉中,加热温度860-890℃,保温透烧后,随炉冷却到约100℃出炉空冷;
(4)机械加工:
①平端面:粗加工左、右端面,两端面见光即可停止,保证两端面的之间长度尺寸为1560±0.3mm;
②孔加工:利用深孔钻机床首先加工孔Φ20×1560mm,钻透后,夹具不动,右端扩孔Φ39.8×210mm,然后改用铰刀继续铰孔Φ40×200mm,铰孔表面粗糙度为0.8-0.4μm,两孔同轴度公差◎Φ0.025mm;
③车右端外圆柱面:铰孔结束后,夹具不动,改用车刀继续车外圆柱面Φ100×63mm和Φ80×250mm,过渡倒角为5×10mm;
④花键加工:以孔Φ20×1560mm中心线为基准,利用自制非标准成型铣刀,在花键铣床上加工矩形非标准花键:8×61f7×80a11×12d10;
⑤车左端外圆柱面:花键加工结束后,调转方向,以孔Φ20×1560mm中心线为基准,依次加工退刀槽、过渡轴肩R3mm、定位轴肩R5mm;
⑥车螺纹:在两个退刀槽之间车螺纹,大径63×螺距15.5,为左旋圆弧非标准螺纹;
(5)渗碳:采用井式渗碳炉,渗碳剂选用甲醇(形成载气)+煤油(形成富化气),甲醇的滴入是防止工件在低碳势时期被氧化,同时,为取得高质量渗碳,减小碳黑,选用航空煤油滴注;加热到900-950℃的单相奥氏体区,渗碳的总时间为6.5h,其中排气阶段1h,强滲阶段2h,扩散阶段1.5h,保温阶段2h;渗碳工艺曲线示意图如图3所示;
(6)淬火:采用75kW盐浴炉,盐浴淬火前预热温度650℃,保温时间90min,盐浴加热温度870±10℃,保温时间25min,等温在270℃的硝盐糟中进行,等温时间60min,获得下贝氏体组织;
(7)低温回火:钎尾轴回火温度为200℃,时间为2h,组织为回火马氏体和贝氏体,贝氏体含量为3-4.5%;抗拉强度为900-1000MPa,屈服强度为700-800MPa,延伸率为10-12%,硬度为58-64HRC;等温淬火及低温回火工艺曲线示意图如图4所示;
(8)校直:钎尾轴采用压力机进行冷校直;
(9)时效处理:把零件重新加热到100-150℃,保持5-20小时,以消除残余应力,稳定内部组织和尺寸;零件内部金相组织如图1所示;
(10)抛丸:采用抛丸机将钢砂高速抛落冲击在零件表面,提高零件疲劳断裂抗力,防止疲劳失效,塑性变形与脆断,提高疲劳寿命;
(11)精磨:在外圆磨床上磨去淬火余量,保证零件面形精度、尺寸精度和表面粗糙度。
Claims (1)
1.一种开铁口机钎尾轴的制备方法,其特征在于,所用材料成分按质量百分比计:C:0.20~0.25、Si:0.12~0.25、Mn:0.50~0.90、Cr:0.90~1.50、Ni:2.30~3.50、Mo:0.22~0.36、La:0.30~0.55、其余为Fe;制备工序如下:浇铸坯料、锻造坯料、去应力退火、机械加工、渗碳、淬火、低温回火、校直、时效处理、抛丸、精磨;具体步骤如下:
(1)浇铸坯料:按材料成分质量百分比制做坯料;
(2)锻造坯料:始锻温度为1150-1250℃、终锻温度为800-850℃,锻造过程中只允许拔长,确保流线合理分布,严禁镦粗;
(3)去应力退火:在RX3-60-9箱式电阻炉中,加热温度860-890℃,保温透烧后,随炉冷却到100℃出炉空冷;
(4)机械加工:
①平端面:粗加工左、右端面,两端面见光即可停止,保证两端面的之间长度尺寸为1560±0.3mm;
②孔加工:利用深孔钻机床首先加工孔Φ20×1560mm,钻透后,夹具不动,右端扩孔Φ39.8×210mm,然后改用铰刀继续铰孔Φ40×200mm,铰孔表面粗糙度为0.8-0.4μm,两孔同轴度公差◎Φ0.025mm;
③车右端外圆柱面:铰孔结束后,夹具不动,改用车刀继续车外圆柱面Φ100×63mm和Φ80×250mm,过渡倒角为5×10mm;
④花键加工:以孔Φ20×1560mm中心线为基准,利用自制非标准成型铣刀,在花键铣床上加工矩形非标准花键:8×61f7×80a11×12d10;
⑤车左端外圆柱面:花键加工结束后,调转方向,以孔Φ20×1560mm中心线为基准,依次加工退刀槽、过渡轴肩R3mm、定位轴肩R5mm;
⑥车螺纹:在两个退刀槽之间车螺纹,大径63×螺距15.5,为左旋圆弧非标准螺纹;
(5)渗碳:采用井式渗碳炉,渗碳剂选用甲醇+煤油,加热到900-950℃,渗碳的总时间为6.5h,其中排气阶段1h,强滲阶段2h,扩散阶段1.5h,保温阶段2h;
(6)淬火:采用75kW盐浴炉,盐浴加热温度870±10℃,保温时间25min,等温在270℃的硝烟糟中进行,等温时间60min,获得下贝氏体组织;
(7)低温回火:钎尾轴回火温度为200℃,时间为2h,组织为回火马氏体和贝氏体,贝氏体含量为3-4.5%;抗拉强度为900-1000MPa,屈服强度为700-800MPa,延伸率为10-12%,硬度为58-64HRC;
(8)校直:钎尾轴采用压力机进行冷校直;
(9)时效处理:把零件重新加热到100-150℃,保持5-20小时,以消除残余应力,稳定内部组织和尺寸;
(10)抛丸:采用抛丸机将钢砂高速抛落冲击在零件表面,提高零件疲劳断裂抗力,防止疲劳失效,塑性变形与脆断,提高疲劳寿命;
(11)精磨:在外圆磨床上磨去淬火余量,保证零件面形精度、尺寸精度和表面粗糙度。
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