CN112725812A - 一种改善液压机上砧疲劳性能的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种改善液压机上砧疲劳性能的制备方法，包括以下步骤：上砧按照要求加工至最终尺寸，按正火→退火→淬火→回火的工艺步骤进行热处理，在淬火加热时，对砧面进行渗碳包裹，制得所述液压机上砧。本申请通过将上砧进行分级淬火，让上砧砧面部分获得高硬度、其余部分低硬度，并同时对砧面进行渗碳，制得的液压机上砧同时具备耐磨、耐冲击、耐疲劳的特点——上砧的工作面应耐磨、强度高，而其余部分应具有良好塑性、耐冲击、耐疲劳。与现有技术相比，本申请方法制得的液压机上砧寿命提高2～5倍。
Description
技术领域
本发明属于机械设备技术领域，尤其涉及一种改善液压机上砧疲劳性能的制备方法。
背景技术
液压机是一种以液体为工作介质，根据帕斯卡原理制成的用于传递能量以实现各种工艺的机器，是一种利用液体静压力来加工金属、塑料、橡胶、木材、粉末等制品的机器。液压机一般由本机(主机)、动力系统及液压控制系统三部分组成。液压机分类有阀门液压机，液体液压机，工程液压机。液压机常用于压制工艺和压制成形工艺，如：锻压、冲压、冷挤、校直、弯曲、翻边、薄板拉深、粉末冶金、矫正、压装、打包、压块、压板等等。
液压机的原理是利用帕斯卡定律制成的利用液体压强传动的机械，种类很多。当然，用途也根据需要是多种多样的。如按传递压强的液体种类来分，有油压机和水压机两大类，以水基液体为工作介质的称为水压机，以油为工作介质的称为油压机。液压机的规格一般用公称工作力(千牛)或公称吨位(吨)表示。锻造用液压机多是水压机，吨位较高。水压机产生的总压力较大，常用于锻造和冲压。锻造水压机又分为模锻水压机和自由锻水压机两种。我国制造的第一台万吨水压机就是自由锻造水压机。
液压成形工艺在汽车、航空、航天和管道等行业有着广泛的应用，主要适用于：沿构件轴线变化的圆形、矩形或异型截面空心结构件，如汽车的排气系统异型管件；非圆截面空心框架，如发动机托架、仪表盘支架、车身框架(约占汽车质量的11％～15％)；空心轴类件和复杂管件等。
锻造液压机主要用于金属的镦粗、拔长、冲孔、扩孔等工艺，上砧是锻造液压机工作时的重要工装，在生产过程中需要上砧能稳定可靠地工作。大型液压机的上砧，重量常达几吨；成本极高。液压机常见的失效模式为磨损、热疲劳断裂等，用常规的热处理方法，上砧在生产产品、尤其是宇航材料锻件时，易发生磨损、热疲劳微裂纹、微裂纹扩展、上砧破裂失效。
发明内容
本发明为解决上述技术问题，提供了一种改善液压机上砧疲劳性能的制备方法。
为了能够达到上述所述目的，本发明采用以下技术方案：
一种改善液压机上砧疲劳性能的制备方法，包括以下步骤：上砧按照要求加工至最终尺寸，按正火→退火→淬火→回火的工艺步骤进行热处理，在淬火加热时，对砧面进行渗碳包裹，制得所述液压机上砧；具体包括以下步骤：
(1)正火：将加工至最终尺寸的上砧刷涂料后，螺纹孔保护后正火处理，然后空冷；
(2)退火：将正火处理好的上砧刷涂料，螺纹孔保护后进行退火处理，然后空冷；
(3)淬火：将经过退火的上砧表面清理干净，然后对上砧部分区域进行渗碳包裹，未渗碳包裹的区域刷涂料和螺纹孔保护，然后进行淬火处理，再进行油冷处理；
(4)回火：将淬火后的上砧回火处理，制得所述液压机上砧。
进一步地，所述上砧重量为3.48～3.52t的铸件，所用材料为5CrNiMo。
进一步地，在步骤(1)，所述正火处理的温度为880～900℃。
进一步地，在步骤(2)，所述退火处理的温度为780～800℃。
进一步地，在步骤(3)，所述淬火处理的温度为780～800℃。
进一步地，在步骤(3)，所述渗碳包裹的方法为：用钢板焊接成与上砧尺寸相匹配的槽，在槽内铺上渗碳剂，将待处理的上砧放入槽内，然后用渗碳剂覆盖上砧需渗碳的区域，最后用密封剂密封；所述渗碳剂为活性炭或固体渗碳剂，所述密封剂为黄泥。
进一步地，在步骤(3)，所述油冷处理的方法是：将上砧工作面朝下，油冷至495～505℃后将低硬度区域提出油面，高硬度区域继续油冷至250～300℃，然后出油空冷。
进一步地，在步骤(4)，所述回火处理的温度为495～505℃。
进一步地，所述涂料为黄泥或玻璃润滑剂。
由于本发明采用了以上技术方案，具有以下有益效果：
本申请通过将上砧进行分级淬火，让上砧砧面部分获得高硬度、其余部分低硬度，并同时对砧面进行渗碳，制得的液压机上砧同时具备耐磨、耐冲击、耐疲劳的特点——上砧的工作面应耐磨、强度高，而其余部分应具有良好塑性、耐冲击、耐疲劳。与现有技术制得的液压机上砧相比，原正常使用三个月、返修1～2次就报废的上砧，现在可以6个月，返修至少3次，最多能达到5次；经实践证明，本申请方法制得的液压机上砧寿命提高2～5倍。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实例或现有技术中的技术方案，下面将对实施实例或现有技术描述中所需要的附图做简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图：
图1为本申请改善液压机上砧疲劳性能制备过程渗碳处理的左视图；
图2为本申请上砧按照要求加工至最终尺寸的正视图；
图3为本申请上砧按照要求加工至最终尺寸的左视图。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，但本发明并不局限于这些实施方式，任何在本实施例基本精神上的改进或代替，仍属于本发明权利要求所要求保护的范围。
实施例1
一种改善液压机上砧疲劳性能的制备方法，包括以下步骤：上砧按照要求加工至最终尺寸，按正火→退火→淬火→回火的工艺步骤进行热处理，在淬火加热时，对砧面进行渗碳包裹，制得所述液压机上砧；具体包括以下步骤：
(1)正火：将加工至最终尺寸的上砧刷涂料后，螺纹孔保护后正火处理，然后空冷；所述正火处理的温度为880℃；
(2)退火：将正火处理好的上砧刷涂料，螺纹孔保护后进行退火处理，然后空冷；所述退火处理的温度为780℃；
(3)淬火：将经过退火的上砧表面清理干净，然后对上砧部分区域进行渗碳包裹，未渗碳包裹的区域刷涂料和螺纹孔保护，然后进行淬火处理，再进行油冷处理；
所述淬火处理的温度为780℃；所述渗碳包裹的方法为：用钢板焊接成与上砧尺寸相匹配的槽，在槽内铺上渗碳剂，将待处理的上砧放入槽内，然后用渗碳剂覆盖上砧需渗碳的区域，最后用密封剂密封；所述渗碳剂为活性炭或固体渗碳剂，所述密封剂为黄泥；所述油冷处理的方法是：将上砧工作面朝下，油冷至495℃后将低硬度区域提出油面，高硬度区域继续油冷至250℃，然后出油空冷；
(4)回火：将淬火后的上砧回火处理，制得所述液压机上砧；所述回火处理的温度为495℃。
进一步地，所述上砧重量为3.48t的铸件，所用材料为5CrNiMo；所述涂料为黄泥或玻璃润滑剂。
实施例2
一种改善液压机上砧疲劳性能的制备方法，包括以下步骤：上砧按照要求加工至最终尺寸，按正火→退火→淬火→回火的工艺步骤进行热处理，在淬火加热时，对砧面进行渗碳包裹，制得所述液压机上砧；具体包括以下步骤：
(1)正火：将加工至最终尺寸的上砧刷涂料后，螺纹孔保护后正火处理，然后空冷；所述正火处理的温度为900℃；
(2)退火：将正火处理好的上砧刷涂料，螺纹孔保护后进行退火处理，然后空冷；所述退火处理的温度为800℃；
(3)淬火：将经过退火的上砧表面清理干净，然后对上砧部分区域进行渗碳包裹，未渗碳包裹的区域刷涂料和螺纹孔保护，然后进行淬火处理，再进行油冷处理；
所述淬火处理的温度为800℃；所述渗碳包裹的方法为：用钢板焊接成与上砧尺寸相匹配的槽，在槽内铺上渗碳剂，将待处理的上砧放入槽内，然后用渗碳剂覆盖上砧需渗碳的区域，最后用密封剂密封；所述渗碳剂为活性炭或固体渗碳剂，所述密封剂为黄泥；所述油冷处理的方法是：将上砧工作面朝下，油冷至505℃后将低硬度区域提出油面，高硬度区域继续油冷至300℃，然后出油空冷；
(4)回火：将淬火后的上砧回火处理，制得所述液压机上砧；所述回火处理的温度为505℃。
进一步地，所述上砧重量为3.52t的铸件，所用材料为5CrNiMo；所述涂料为黄泥或玻璃润滑剂。
实施例3
一种改善液压机上砧疲劳性能的制备方法，包括以下步骤：上砧按照要求加工至最终尺寸，按正火→退火→淬火→回火的工艺步骤进行热处理，在淬火加热时，对砧面进行渗碳包裹，制得所述液压机上砧；具体包括以下步骤：
(1)正火：将加工至最终尺寸的上砧刷涂料后，螺纹孔保护后正火处理，然后空冷；所述正火处理的温度为885℃；
(2)退火：将正火处理好的上砧刷涂料，螺纹孔保护后进行退火处理，然后空冷；所述退火处理的温度为785℃；
(3)淬火：将经过退火的上砧表面清理干净，然后对上砧部分区域进行渗碳包裹，未渗碳包裹的区域刷涂料和螺纹孔保护，然后进行淬火处理，再进行油冷处理；
所述淬火处理的温度为785℃；所述渗碳包裹的方法为：用钢板焊接成与上砧尺寸相匹配的槽，在槽内铺上渗碳剂，将待处理的上砧放入槽内，然后用渗碳剂覆盖上砧需渗碳的区域，最后用密封剂密封；所述渗碳剂为活性炭或固体渗碳剂，所述密封剂为黄泥；所述油冷处理的方法是：将上砧工作面朝下，油冷至497℃后将低硬度区域提出油面，高硬度区域继续油冷至260℃，然后出油空冷；
(4)回火：将淬火后的上砧回火处理，制得所述液压机上砧；所述回火处理的温度为497℃。
进一步地，所述上砧重量为3.49t的铸件，所用材料为5CrNiMo；所述涂料为黄泥或玻璃润滑剂。
实施例4
一种改善液压机上砧疲劳性能的制备方法，包括以下步骤：上砧按照要求加工至最终尺寸，按正火→退火→淬火→回火的工艺步骤进行热处理，在淬火加热时，对砧面进行渗碳包裹，制得所述液压机上砧；具体包括以下步骤：
(1)正火：将加工至最终尺寸的上砧刷涂料后，螺纹孔保护后正火处理，然后空冷；所述正火处理的温度为895℃；
(2)退火：将正火处理好的上砧刷涂料，螺纹孔保护后进行退火处理，然后空冷；所述退火处理的温度为795℃；
(3)淬火：将经过退火的上砧表面清理干净，然后对上砧部分区域进行渗碳包裹，未渗碳包裹的区域刷涂料和螺纹孔保护，然后进行淬火处理，再进行油冷处理；
所述淬火处理的温度为795℃；所述渗碳包裹的方法为：用钢板焊接成与上砧尺寸相匹配的槽，在槽内铺上渗碳剂，将待处理的上砧放入槽内，然后用渗碳剂覆盖上砧需渗碳的区域，最后用密封剂密封；所述渗碳剂为活性炭或固体渗碳剂，所述密封剂为黄泥；所述油冷处理的方法是：将上砧工作面朝下，油冷至502℃后将低硬度区域提出油面，高硬度区域继续油冷至290℃，然后出油空冷；
(4)回火：将淬火后的上砧回火处理，制得所述液压机上砧；所述回火处理的温度为503℃。
进一步地，所述上砧重量为3.51t的铸件，所用材料为5CrNiMo；所述涂料为黄泥或玻璃润滑剂。
实施例5
一种改善液压机上砧疲劳性能的制备方法，包括以下步骤：上砧按照要求加工至最终尺寸，按正火→退火→淬火→回火的工艺步骤进行热处理，在淬火加热时，对砧面进行渗碳包裹，制得所述液压机上砧；具体包括以下步骤：
(1)正火：将加工至最终尺寸的上砧刷涂料后，螺纹孔保护后正火处理，然后空冷；所述正火处理的温度为890℃；
(2)退火：将正火处理好的上砧刷涂料，螺纹孔保护后进行退火处理，然后空冷；所述退火处理的温度为790℃；
(3)淬火：将经过退火的上砧表面清理干净，然后对上砧部分区域进行渗碳包裹，未渗碳包裹的区域刷涂料和螺纹孔保护，然后进行淬火处理，再进行油冷处理；
所述淬火处理的温度为790℃；所述渗碳包裹的方法为：用钢板焊接成与上砧尺寸相匹配的槽，在槽内铺上渗碳剂，将待处理的上砧放入槽内，然后用渗碳剂覆盖上砧需渗碳的区域，最后用密封剂密封；所述渗碳剂为活性炭或固体渗碳剂，所述密封剂为黄泥；所述油冷处理的方法是：将上砧工作面朝下，油冷至500℃后将低硬度区域提出油面，高硬度区域继续油冷至275℃，然后出油空冷；
(4)回火：将淬火后的上砧回火处理，制得所述液压机上砧；所述回火处理的温度为500℃。
进一步地，所述上砧重量为3.50t的铸件，所用材料为5CrNiMo；所述涂料为黄泥或玻璃润滑剂。
对比例1
现有液压机上砧制备方法为：正火，将铸造上砧小于等于750℃装炉，在890℃±10℃保温、空冷；退火，将铸造上砧小于等于650℃装炉，在790℃±10℃保温、随炉冷至600℃空冷；淬火，将铸造上砧小于等于600℃装炉，在860℃±10℃保温、油冷至250℃～300℃出油空冷；回火，随炉升温至500℃空冷。
为了进一步说明本发明能够达到所述技术效果，做以下实验：
采用实施例1～5和对比例1的方法进行液压机上砧的制备，将制得的液压机上砧进行对比，实验结果如下表1所示。
表1
| 组别 | 正常使用时间 | 返修次数 |
| 实施例1 | 6个月 | 3次 |
| 实施例2 | 6个月 | 4次 |
| 实施例3 | 6个月 | 4次 |
| 实施例4 | 6个月 | 3次 |
| 实施例5 | 6个月 | 5次 |
| 对比例1 | 3个月 | 2次 |
由表1实验数据可知：对比例1方法制得的液压机上砧只能正常使用3个月，返修2次就报废了，而实施例1～5方法制得的液压机上砧可以正常使用6个月，而且能够返修3～5次，比对比例1制得的液压机上砧寿命提高2～5倍。
综上所述，本申请通过将上砧进行分级淬火，让上砧砧面部分获得高硬度、其余部分低硬度，并同时对砧面进行渗碳，制得的液压机上砧同时具备耐磨、耐冲击、耐疲劳的特点——上砧的工作面应耐磨、强度高，而其余部分应具有良好塑性、耐冲击、耐疲劳。与现有技术制得的液压机上砧相比，原正常使用三个月、返修1～2次就报废的上砧，现在可以6个月，返修至少3次，最多能达到5次；经实践证明，本申请方法制得的液压机上砧寿命提高2～5倍。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在没有背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同含义和范围内的所有变化囊括在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种改善液压机上砧疲劳性能的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：上砧按照要求加工至最终尺寸，按正火→退火→淬火→回火的工艺步骤进行热处理，在淬火加热时，对砧面进行渗碳包裹，制得所述液压机上砧。
2.根据权利要求1或2所述的一种改善液压机上砧疲劳性能的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
(1)正火：将加工至最终尺寸的上砧刷涂料后，螺纹孔保护后正火处理，然后空冷；
(2)退火：将正火处理好的上砧刷涂料，螺纹孔保护后进行退火处理，然后空冷；
(3)淬火：将经过退火的上砧表面清理干净，然后对上砧部分区域进行渗碳包裹，未渗碳包裹的区域刷涂料和螺纹孔保护，然后进行淬火处理，再进行油冷处理；
(4)回火：将淬火后的上砧回火处理，制得所述液压机上砧。
3.根据权利要求1或2所述的一种改善液压机上砧疲劳性能的制备方法，其特征在于：所述上砧重量为3.48～3.52t的铸件，所用材料为5CrNiMo。
4.根据权利要求2所述的一种改善液压机上砧疲劳性能的制备方法，其特征在于：在步骤(1)，所述正火处理的温度为880～900℃。
5.根据权利要求2所述的一种改善液压机上砧疲劳性能的制备方法，其特征在于：在步骤(2)，所述退火处理的温度为780～800℃。
6.根据权利要求2所述的一种改善液压机上砧疲劳性能的制备方法，其特征在于：在步骤(3)，所述淬火处理的温度为780～800℃。
7.根据权利要求2所述的一种改善液压机上砧疲劳性能的制备方法，其特征在于：在步骤(3)，所述渗碳包裹的方法为：用钢板焊接成与上砧尺寸相匹配的槽，在槽内铺上渗碳剂，将待处理的上砧放入槽内，然后用渗碳剂覆盖上砧需渗碳的区域，最后用密封剂密封；所述渗碳剂为活性炭或固体渗碳剂，所述密封剂为黄泥。
8.根据权利要求2所述的一种改善液压机上砧疲劳性能的制备方法，其特征在于：在步骤(3)，所述油冷处理的方法是：将上砧工作面朝下，油冷至495～505℃后将低硬度区域提出油面，高硬度区域继续油冷至250～300℃，然后出油空冷。
9.根据权利要求2所述的一种改善液压机上砧疲劳性能的制备方法，其特征在于：在步骤(4)，所述回火处理的温度为495～505℃。
10.根据权利要求2所述的一种改善液压机上砧疲劳性能的制备方法，其特征在于：所述涂料为黄泥或玻璃润滑剂。
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