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鋼材熱處理之: 簡(jiǎn)化或取消熱處理工序的方法

1.滲碳淬火件及感應(yīng)淬火件取消回火


一些滲碳淬火件及感應(yīng)淬火件(如結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的光桿軸等)取消回火直接使用,既可充分利用較高的殘余壓應(yīng)力,獲得較高的疲勞強(qiáng)度,又可以節(jié)省能源,簡(jiǎn)化工藝,節(jié)約工時(shí)、工裝及設(shè)備維修費(fèi)用。


應(yīng)用實(shí)例1:拖拉機(jī)齒輪滲碳、淬火后取消回火


我公司生產(chǎn)的東方紅-75型拖拉機(jī)第二軸齒輪(圖1,簡(jiǎn)稱第二軸),材料為20CrMnTi鋼,重量16.3kg,熱處理技術(shù)要求:齒面和心部硬度分別為56~63HRC和>25HRC,滲碳層深度1.3~1.8mm,馬氏體及殘余奧氏體1~5級(jí),碳化物1~5級(jí),心部鐵素體1~5級(jí),T面圓跳動(dòng)≤0.12mm,其余≤0.15mm。

(1)第二軸加工工藝路線

正火→機(jī)加工→清洗→滲碳→淬火→清洗→回火→噴丸清理→锪中心孔→校直→機(jī)械加工(第二軸軸徑磨削→主、從動(dòng)齒輪配對(duì)→包裝)。


(2)原熱處理工藝

第二軸滲碳采用RQ3-9-9型井式氣體滲碳爐,淬火采用RYD-100-8A型插入式電極鹽浴爐,回火常用RJ2-75-6型井式回火爐。第二軸滲碳、淬火及回火熱處理工藝見(jiàn)圖2。


第二軸原工藝采用滲碳后空冷,再進(jìn)行二次加熱淬火,最后進(jìn)行180℃×3h低溫回火。


(3)新的熱處理工藝

第二軸滲碳后空冷和二次加熱淬火的工藝不變,取消180℃×3h的低溫回火工序。


(4)新的加工工藝路線

正火→機(jī)加工→清洗→滲碳→淬火→清洗→噴丸清理→锪中心孔→校直→機(jī)械加工(第二軸軸徑磨削→主、從動(dòng)齒輪配對(duì)→包裝)。


(5)節(jié)能效果

每爐裝120件(40件/筐×3筐/爐)第二軸。一般工業(yè)用電價(jià)格按0.85元/kW·h計(jì)算。年產(chǎn)按45000件計(jì)算,年可節(jié)電10萬(wàn)元以上。


應(yīng)用實(shí)例2:汽車變速器齒輪軸中頻淬火后取消回火


北京齒輪總廠通過(guò)對(duì)212型汽車變速器中間齒輪軸(下稱48軸,φ19.05mm×218mm)和倒擋齒輪軸(下稱94軸,φ19.05mm×76mm),表面經(jīng)中頻淬火后取消回火工序后的效果如下。


1)不同工藝條件下試樣表面硬度比較,試樣中頻淬火后,硬度值在58~60.5HRC,而淬火回火試樣硬度值55.5~57.0HRC,回火后硬度值下降了2~5HRC。


2)選50件48軸,中頻淬火后不經(jīng)回火直接磨削產(chǎn)品,經(jīng)無(wú)損檢測(cè),未發(fā)現(xiàn)表面裂紋,存放半年后未發(fā)現(xiàn)表面裂紋。取消回火工藝的實(shí)際應(yīng)用情況表明,48軸中頻(8000Hz)淬火后不經(jīng)回火,經(jīng)校直的零件,尺寸變形穩(wěn)定性良好,也從未發(fā)現(xiàn)因淬火應(yīng)力導(dǎo)致產(chǎn)生裂紋的現(xiàn)象。


3)選取48軸各30件中頻淬火后回火(160℃×2h)與不回火,校直后均存放半年,表面徑向跳動(dòng)基本上不發(fā)生變化,一般絕對(duì)值僅為0.01~0.02mm,變形量處于穩(wěn)定狀態(tài)中。


4)減少了淬火區(qū)長(zhǎng)度,使上述兩種產(chǎn)品的淬火加熱時(shí)間平均減少了10%~15%。綜合以上因素,取消回火工序,每年所帶來(lái)的直接經(jīng)濟(jì)效益在2.6萬(wàn)元以上。


2.用振動(dòng)時(shí)效代替熱振動(dòng)時(shí)效方法


鑄鐵件及焊接件采用振動(dòng)時(shí)效消除殘余應(yīng)力比爐內(nèi)加熱法節(jié)能效果十分明顯,且方便易行,可顯著提高加工效率。通常情況下,振動(dòng)時(shí)效與熱時(shí)效相比,生產(chǎn)費(fèi)用可節(jié)省75%左右,能源消耗僅為熱時(shí)效的1/30,生產(chǎn)周期僅為熱時(shí)效的1/40~1/50。


通過(guò)對(duì)機(jī)床座及其他鑄鐵件進(jìn)行振動(dòng)時(shí)效和熱時(shí)效處理對(duì)比試驗(yàn),振動(dòng)時(shí)效能夠消除殘余應(yīng)力40%~60%,熱時(shí)效能夠消除殘余應(yīng)力50%~70%,振動(dòng)時(shí)效所消耗能源僅為熱時(shí)效的5%左右。


應(yīng)用實(shí)例:蘭州石油化工機(jī)器總廠生產(chǎn)的Z01.1.18機(jī)床座,材料為HT200,單件重量900kg,最大與最小壁厚分別為50mm和20mm。


(1)振動(dòng)時(shí)效工藝參數(shù)

根據(jù)工件的材質(zhì)、重量、幾何形狀的不同,合理選擇激振力的檔次等。振動(dòng)工藝參數(shù)見(jiàn)表1。

1  振動(dòng)工藝參數(shù)

檔位

主振頻率

/r·min-1

激振時(shí)間

/min

振前

振后

Vo/V

Io/A

Vt/V

It/A

3

4820

30

129

3.5

126

2.8

注:VoIo分別為振動(dòng)時(shí)效前電壓和電流,VtIt分別為振動(dòng)時(shí)效后電壓和電流。


(2)應(yīng)力測(cè)試

找出殘余應(yīng)力較大部位進(jìn)行應(yīng)力測(cè)試,測(cè)試數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。

殘余應(yīng)力測(cè)試結(jié)果

工藝

鑄件

編號(hào)

時(shí)效前應(yīng)

/MPa

時(shí)效后應(yīng)

/MPa

消除應(yīng)力

%

平均值

%

熱時(shí)效

3393

3394

14.8

13.7

7.0

5.4

53

61

57

振動(dòng)時(shí)效

3395

3396

15.7

15.4

8.1

9.0

48

42

45

從表2可以看出,熱時(shí)效與振動(dòng)時(shí)效分別能夠消除機(jī)床座殘余應(yīng)力的51%和45%,結(jié)果比較理想。對(duì)機(jī)床座其他部位也進(jìn)行測(cè)試,結(jié)果與預(yù)期吻合。


(3)節(jié)能效果

熱時(shí)效與振動(dòng)時(shí)效耗能與成本比較見(jiàn)表3。

3  熱時(shí)效與振動(dòng)時(shí)效耗能與成本比較

方法

耗能/(元·t-1

成本/(元·t-1

熱時(shí)效

21.14

119.20

振動(dòng)時(shí)效

0.76

2.00

從表3可以看出,振動(dòng)時(shí)效比熱時(shí)效節(jié)能96.8%,成本降低98%,因此采用振動(dòng)時(shí)效方法經(jīng)濟(jì)效益十分顯著。

作者:金榮植

單位:哈爾濱匯隆汽車箱橋有限公司

來(lái)源:《金屬加工(熱加工)》雜志

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2020年12月19日 18:50 [浙江省市辖区网友]

这篇文章我收藏了。

2020年12月19日 18:19 [山东省槐荫区网友]

都是专业知识

2020年12月19日 17:36 黑白棋局 [山西省应县网友]

85*82精密钢管 好不好做?

2020年12月19日 16:12 [湖南省城步苗族自治县网友]

博客的钢材知识很全面,收藏了慢慢研究。

2020年12月19日 16:06 [内蒙古自治区市辖区网友]

研读中......

2020年12月19日 15:39 流绪微梦 [山东省博山区网友]

钢管计算公式 好像不是太全面。

2020年12月19日 15:24 殊途

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2020年12月18日 19:08 歌笙逝 [江西省东湖区网友]

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