轮边支撑轴中频退火电源淬火缺陷分析及工艺改进

日期:2018-11-21 / 浏览: 次 / 来源:郑州高氏

轮边支撑轴中频退火电源淬火缺陷分析及工艺改进

轮边支撑轴是重载外圆变截面零件,结构比较复杂,其材料相当于国产35G钢。支撑轴热处理采用中频加热电源淬火处理,热处理技术要求严格。主要要求为:①直径140-直径190间环形平面区最小硬化宽度≥5mm,直径140圆柱区部位淬硬层深≥1mm,淬火后不需回火。②工件热处理中进行首检,除检验硬度和淬火缺陷外,特别关注检验工件的微裂及畸变缺陷,严格控制产品质量。生产中发现,采用初始试验工艺时,工件出现硬化深度不足,硬度低的现象,以及细微裂纹缺陷,工件不合格。为此进行了跟踪检验分析以及工艺改进。

支撑轴淬硬层深度达4-8.5mm,采用中频退火电源表面强化,频率选择在2-4KHZ范围内。根据工件淬火要求设计了专用感应器,其截面采用斜面状以适应环形阶梯状工件加热;感应器内径尺寸较大,使其离圆柱区部位稍远,以降低直径140mm圆柱区的加热速度,适量区域加热速度趋于均匀。加热时适当停留感应器,在热传导和微弱感应作用下,使环形与圆柱区间的过渡区得到加热;随后移动感应器向花键区,根据工艺要求调整控制其移动速度和加热功率,以获得要求的硬化层。淬火冷却中,由于工件尺寸较大,淬硬层深,组织变化范围大和畸变量要求严格考虑,经计算,支撑轴局部变形必须控制在≤0.03mm以内才能满足要求。淬火介质喧杂质量分数为5%-8%添加剂的水基淬火液,采用喷射冷却淬火,喷射压保持在0.2MPA,在工件表面形成一圈高80mm的冷却带,保证淬火冷却均匀良好。

制成轴中频退火电源频率为3.5KHZ。感应器与工件环面间隙取2mm,试验测试表明,试验工艺工件硬化层浅,硬化层深度为达到技术要求,硬度低;同时发现,生产中如淬火液添加剂不足,或加水过多是冷却液质量分数≤2%时,工件敏感部位出现微细裂纹使产品失效。经检验分析后,提出工艺改进措施如下:

(1)感应器开始加热位置停留时间加长,使工件加热充分,奥氏体化完全。硬化效果好。

(2)增加在过渡区2部位停留时间,以使过渡区2部位加热充分,硬化效果改善。

(3)适当增大输出功率,以增大加热深度,从而是淬火硬化深度增加。

(4)感应器上升速度减慢。同样使工件表面加热更均匀,加热更充分,从而使工件在冷却中转变的更充分,是淬硬层深度增加且硬度增加,已达到技术要求指标。