轮边支撑轴中频加热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，采用中频加热电源表面强化，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。

制成轴中频加热电源频率为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。